Современная наука неумолимо движется по пути тотальной миниатюризации практически всех разрабатываемых решений, что наглядно демонстрируется на примере уменьшения технологического процесса в электронной промышленности. На этот раз учёные из Принстонского университета поставили перед собой задачу создать самую маленькую в мире лазерную установку, размер которой не превышал бы рисовое зерно, и сумели добиться рекордных успехов в данном начинании. 

Крохотная лазерная указка стала примером того, насколько текущий уровень развития науки с учётом доступных американским специалистам передовых решений позволяет уменьшить подобного рода устройство, сохранив его основную функциональную составляющую.

Питание представленной миниатюрной версии лазера осуществляется одним электроном. Воплощённая в жизнь концепция, по словам представителя Национального института стандартов и технологий, является ничем иным, как самым настоящим техническим шедевром. К тому же, как отметил профессор физики в Принстонском университете Доктор Джэсон Петта (Dr. Jason Petta), курировавший исследование и руководивший проектом, их разработка может считаться самой компактной из когда-либо существовавших версий лазера, для функционирования которого достаточно одного электрона. При этом потребляемая мощность в таком случае составит одну миллиардную ватта. 

Стоит отметить, что подтолкнуло команду учёных к созданию лазера работа по изучению квантовых точек и методик их практического применения, что легло в основу самой маленькой за всю историю науки лазерной указки. Для этого потребовалось прибегнуть при создании устройства к использованию квантовых точек сверхпроводника II рода, в роли которого выступил химический элемент ниобий. Связь между точками осуществлялась посредством специальных «нанопроводов».  

Носимая электроника на современном этапе развития предоставляет ограниченные возможности для мониторинга параметров тела. Оптимальный вариант — встроить датчики в организм — годится лишь в лабораторных условиях. Поэтому нужны технологии, способные войти в жизнь обычного человека, и при этом достаточно необременительные и безболезненные. Разработчикам необходимо сочетать простоту установки датчиков, надёжность крепления и способность удержаться на эластичной и влажной коже. Определённого прогресса в этом добились учёные из Токийского Университета и агентства JST (Japan Science and Technology Agency). Сообщается, что создан полимерный гель, способный надёжно удерживать на коже датчики и небольшие электронные схемы.

Пример крепления гибкого датчика на сгибе пальца. Источник JST.

Гель polyrotaxane на основе поливинилового спирта (polyvinyl alcohol, PVA) создаёт тонкую плёнку толщиной порядка одного микрометра. Допускается сжатие и растяжение плёнки в два раза без повреждения структуры (на фото ниже гель с контактной сеткой нанесён на воздушный шарик). Подобные датчики можно крепить на сгибающиеся участки тела, и они не будут выходить из строя даже при интенсивных движениях. Собственно, главной целевой категорией для наносимых на тело сенсоров считаются спортсмены и любители активного отдыха. Другая категория — это люди пожилого возраста и пациенты, нуждающиеся в круглосуточном наблюдении врачей.

Сетка датчика на шарике демонстрирует устойчивость к сжатию и растяжению. Источник JST.

В перспективе планируется создать гель для крепления датчиков на внутренние органы человека. Уж если наблюдать, то по-взрослому! А там, глядишь, появятся пакеты для тюнинга частоты сокращения сердечной мышцы и приложения для перехода в ждущий режим для экономии бутербродов.

В своё время на 3DNews публиковалась информация об испытаниях компанией Nissan технологии Ultra-Ever Dry. Автопроизводитель первым в мире тестировал на своих машинах эффективность инновационного защитного нанопокрытия, которое отталкивало попадающие на элементы кузова грязь и воду, портящие эстетику чистого автомобиля.  

www.nissan-europe.com

Некоторые фирмы взяли на вооружение применение похожих по составу компонентов, предлагая, к примеру, пользователям мобильных устройств специальные средства для придания дисплеям олеофобных и гидрофобных свойств для препятствования чрезмерного накопления на экране влаги, пыли и жировых следов.

Разумеется, не преминули воспользоваться нанесением гидрофобного слоя и производители одежды при создании купальников и вещей, которые бы не впитывали в себя воду с привычной интенсивностью и, соответственно, меньше намокали бы во время дождя. Специалисты австралийской компании Threadsmiths также решили предоставить всем заинтересованным в технологии возможность познакомиться с ней и убедиться в её перспективности на собственном примере. Для этого они разработали футболку с нанопокрытием, которое обезопасит данный предмет одежды от случайно пролитых на него напитков или брызг, вылетевших из-под колёс проезжающего вблизи тротуара транспортного средства.

www.prweb.com

Threadsmiths в фирменной линейке продвинутых футболок Cavalier использовала гидрофобные нанотехнологии, что никак не отразилось на дизайне изделия. Представленное решение в виде самой обычной футболки классического покроя внешне не отличается от продукции других брендов, но в то же время сможет избавить своего владельца от необходимости чистить или застирывать её вследствие случайно появившегося на видном месте пятна.

Разработчики предлагают всем желающим приобрести Cavalier со встроенной водо- и грязеотталкивающей опцией за $54, что, конечно, нельзя назвать низкой стоимостью. Тем более, производитель по неизвестной причине решил не добавлять анонсированной модели цветового разнообразия, поэтому заказать футболку от Threadsmiths возможно только в белом цвете. 

www.unfinishedman.com

При этом в Threadsmiths уверяют, что их футболка не теряет ключевых свойств даже после стирки — как ручной, так и в стиральной машине. Всё, что потребуется после данной процедуры от владельца Cavalier — это посушить изделие, но без воздействия высоких температур. 

Модель доступна для предзаказа в женской и мужской версиях, а в скором времени на сайте появится возможность приобрести Cavalier и для ребёнка. 

hk.on.cc

Компания Toshiba относится к тем крупным промышленным группам, сфера деятельности которых выходит далеко за пределы потребительской и корпоративной электроники. Японский производитель анонсировал разработку новой технологии, которая использует солнечную энергию для генерации углеродных соединений из углекислого газа и воды, в том числе для получения ценного химического сырья или топлива. Свою новинку Toshiba представила в рамках Международной конференции ICARP2014 (2014 International Conference on Artificial Photosynthesis).

Toshiba

Концентрация углекислого газа в атмосфере продолжает расти, что является одной из причин глобального потепления. В то же время повышается интерес к перспективным возобновляемым источникам энергии. Для решения обеих проблем предлагается искусственный фотосинтез, который использует солнечную энергию для получения полезных углеродных соединений и в то же время утилизирует углекислый газ.

slkcap.com

Toshiba разработала собственную технологию искусственного фотосинтеза, которая преобразовывает энергию из углекислого газа с эффективностью 1,5 %. Это самый высокий показатель в отрасли, уверяют разработчики. Солнечный свет преобразовывает углекислый газ с водой в окись углерода (углеродный монооксид), который является источником для производства метанола (он, в свою очередь, может в некоторых случаях заменить бензин, а также использоваться в качестве сырья в производстве разнообразных продуктов, таких как клеи, медикаменты, пластиковые бутылки).

Особенностью разработки Toshiba является использование золотого катализатора и нанотехнологий (структур наномасштаба). Центральной проблемой исследования является изучение производственных условий для получения золотого нанокатализатора нанометрового масштаба, что позволит увеличить активную площадь, которая используется для преобразования углекислого газа в моноокись углерода.

Недавняя встреча руководства нидерландской компании ASML с инвесторами показала, что производитель оборудования для полупроводниковой литографии полон оптимизма. В компании уверены, что к 2020 году годовая выручка ASML удвоится и даже утроится, достигнув к концу текущего десятилетия 12 млрд долларов США. Это означает, что спрос на проекционные сканеры ASML будет, что называется, зашкаливать. Сканеры для проекции в экстремальном ультрафиолете (EUV) с длиной волны порядка 13 нм будут расходиться как горячие пирожки зимой: по 50-60 установок в год.

В настоящий момент, как мы уже сообщали, компания располагает предсерийными образцами EUV-сканеров NXE:3300B, которые постепенно будут модернизированы до моделей NXE:3350B. На встрече с инвесторами ASML призналась, что два сканера NXE:3300B уже отправлены тайваньской компании TSMC, а два сканера NXE:3350B будут отгружены в 2015 году. Также в 2015 году обе поставленные установки NXE:3300B будут модернизированы до уровня NXE:3350B.

Передовые EUV-сканеры компании ASML уже споосбны обрабатывать до 1000 пластин в сутки

Модернизация сканеров главным образом будет состоять в замене источников излучения на более мощные. В базовой поставке сканеры NXE:3300B оборудованы источником излучения 80 Вт. С такой мощностью сканер может обработать за сутки до 500 пластин диаметром 300 мм. В следующем году мощность источников излучения будет доведена до 125 Вт — это порядка 1000 пластин в сутки. Наконец, в 2016 году мощность источников излучения достигнет отметки в 250 Вт, что позволит приблизиться к коммерчески выгодной производительности в 1500 пластин в сутки. Тем самым, например, четыре EUV-сканера TSMC способны будут обрабатывать по 180 тыс пластин в месяц.

В компании ASML рассчитывают, что EUV-сканеры заинтересуют всех производителей полупроводников: логики, процессоров, оперативной и энергонезависимой памяти. Переход на 13-нм проекцию позволит значительно снизить затраты на производство, поскольку образ кристалла может быть перенесён на пластину за один проход, тогда как в противном случае для критически важных слоёв проекция с использованием 197-нм сканеров будет требовать свыше десятка проходов (фотошаблонов).

Примерные сроки перехода на EUV-проекцию для произвольного типа полупроводниковых приборов

Отметим, компания Intel не боится использовать для выпуска 10-нм процессоров старое оборудование и не намерена покупать для выпуска таких решений EUV-сканеры. Более того, даже для выпуска 7-нм решений Intel собирается использовать 197-нм сканеры. Компания TSMC, хотя она активно закупает EUV-сканеры, также планирует приступить к выпуску 10-нм решений с помощью старого оборудования и лишь затем перейти на проекцию с использованием жёсткого ультрафиолета. Из этого, кстати, следует, что все четыре сканера TSMC, о которых мы говорили выше, начнут свою коммерческую деятельность с обработки пластин с использованием 16-нм техпроцесса, но уже через год наверняка будут переведены на выпуск 10-нм решений, а ещё через два-четыре года — на 5-нм и 3-нм.

Фонд перспективных исследований открыл в Саратовском государственном университете имени Н.Г. Чернышевского (СГУ) лабораторию «Материалы специального назначения». Об этом сообщил РИА Новости гендиректор фонда Андрей Григорьев.

РИА Новости / Элеонора Черная

«Цель лаборатории — создание перспективных материалов, использование технологического задела СГУ в этой области и работа над будущими разработками. Нам интересно всё, что может привести к революции. Мы ставим суперзадачи перед нашими лабораториями», — заявил Григорьев.

Присутствовавший на открытии губернатор Саратовской области В.В. Радаев отметил, что создание в СГУ совместной с Фондом перспективных исследований лаборатории стало возможным благодаря высокому потенциалу вуза и технологической базе, соответствующей статусу национального исследовательского университета: «Уникальность этой площадки в том, что она станет опытной моделью коммерциализации научно-технических разработок саратовских учёных».

sgu.ru

Как известно, в последнее время СГУ успешно занимается разработкой нетканых волокнистых материалов нового поколения со сверхмалым диаметром волокон (от 50 нанометров), обладающих уникальными свойствами.

Лаборатория создана как структурное подразделение Образовательно-научного института наноструктур и биосистем СГУ с технологической площадкой на базе Инновационно-технологического центра «Перспективные материалы», расположенного на территории завода «Рефлектор». Коллектив лаборатории состоит из 27 сотрудников, включая 5 профессоров и 12 кандидатов наук.

Реализация проекта позволит в будущем разрабатывать и производить системы ультратонкой фильтрации воздуха и газов, системы ультратонкой фильтрации жидкостей, материалы для энергетических приложений, новые конструкционные композиционные материалы, включая броню на основе нановолокон кевлара и сверхвысокомолекулярного полиэтилена.

По мнению Григорьева, лаборатория дает молодым ученым шанс проявить себя, решить большие научные задачи.

Основная цель деятельности Фонда перспективных исследований, созданного в 2012 году, — содействие осуществлению научных исследований и разработок в интересах обороны страны и безопасности государства.

Финская компания Canatu, сенсорные панели которой для электронных гаджетов уже используют в своей основе углеродные нанотрубки, разработала новый наноматериал — NanoBud. В переводе на русский это звучит как нанопочка или наноглазок. Поясним, под микроскопом новый материал выглядит как нанотрубки, хаотично усеянные небольшими выпуклостями — почками. «Почки» — это не что иное, как фуллерены — выпуклые замкнутые многогранники, фактически круглые углеродные нанотрубки. Новый материал получается в процессе сложного синтеза и сочетает уникальные свойства углеродных нанотрубок и фуллеренов.

Углеродная нанотрубка с «почкой»-фуллереном (источник Canatu)

Необходимость в новом наноматериале возникла по той причине, что углеродные трубки химически нейтральны. Данный материал обладает низким сцеплением, поэтому нанотрубки тяжело сочетать с другими материалами, а спрессовывание ведёт к изломам трубок и к ухудшению характеристик исходного наноматериала. Фуллерены, напротив, химически активны и создают условия для хорошего сцепления. Нанотрубки с «почками», например, легко сцепляются с литым пластиком, что даёт возможность наносить сенсорную поверхность на материал любой формы. Так, сенсорные кнопки можно будет делать выпуклыми и даже эластичными, и чувствительный материал не облезет от частых нажатий. Для защищённой от влаги электроники это может оказаться настоящей находкой.

По-настоящему гибкая электроника (версия Canatu)

По словам разработчиков, в перспективе новый наноматериал способен заменить в дисплеях и в сенсорных поверхностях такой традиционный материал, как оксид индия и олова (ITO). Как и ITO, NanoBud прозрачен, но вовсе не хрупкий. «Нанопочки» допускают растяжение до 120 %. Это также открывает путь к гибкой электронике, включая выпуск и использование сворачивающихся экранов. Перспектив — море, но хотелось бы увидеть что-то более практичное, чем красивое описание технологии NanoBud на сайте разработчика.

Японский институт физико-химических исследований RIKEN экспериментально доказал возможность создания высокоплотной энергонезависимой памяти на основе органических материалов. «Органика» используется в электронных схемах далеко не впервые. Наверное, не ошибёмся, если скажем, что практически все слышали об AMOLED-дисплеях Samsung и просто о дисплеях OLED. Также транзисторы на основе органических материалов используются при выпуске передовых солнечных панелей.

Но известен ещё один эффект органических материалов — фотохромный, который пока не нашёл в электронике широкого применения (очки-хамелеоны не в счёт). Этот эффект заключается в том, что под воздействием ультрафиолетового излучения молекулы из определённых соединений из прозрачных становятся цветными: жёлтыми, синими, красными. Этот эффект носит обратимый характер — облучение видимым источником света возвращает молекулам прозрачность. Пока повторной засветки не произошло, изменение цвета молекул не происходит — они сохраняют своё состояние без обязательной поддержки питанием (без освещения). Чем не память?

Химическое соединеннеи молекул фтора и ионов натрия создают самоорганизующуюся структуру. RIKEN.

Отметим, что эффект фотохромизма изучен достаточно давно. Главной задачей было разработать технологию, которая могла бы превратить «бульон» из химического состава разнородных веществ в упорядоченную структуру, аналогичную массиву SRAM или DRAM. При этом молекулы должны воспроизвести подобие массива памяти на чём-то пригодном к дальнейшему созданию электронной схемы. Например — на подложке из меди. В институте RIKEN на основе химических механизмов самосборки молекулярных структур из диарилэтиленовых производных создали подобную технологию и на практике доказали её работоспособность. Ниже на слайде справа можно увидеть модель упорядоченной молекулярной сборки из повторяющихся элементов, а слева — изображение реального образца, сделанное с помощью сканирующего туннельного микроскопа.

Модель упорядоченной молекулярной структуры и её воплощение на практике (чёрная область — это дефект). RIKEN.

По словам разработчиков, молекулярная структура позволяет записать данные с плотностью свыше 1 Тбит/квадратный дюйм. Это выше, чем даёт возможность записи традиционными средствами. Правда, пока технология RIKEN выйдет из лаборатории, современные технологии могут далеко продвинуться вперёд и ещё не факт, какая из них окажется по-настоящему прорывной.

Поиском способов обеспечения максимального уровня безопасности банковских карт заняты, в том числе, и отечественные учёные-физики. В качестве надёжного средства защиты от подделок не только «пластика», но и бумажных денег, а также ценной документации российские специалисты предложили уникальную технологию с применением лазера и редкоземельных металлов.

Представленная методика заключается в следующем: участок банкноты или банковской карты обрабатывается водным раствором, в состав которого входят соединения меди, а также скандия, лантана и других редкоземельных элементов. Далее лазером большой мощности проделываются отверстия с диаметром 10 микрон и глубиной, не превышающей ½ от толщины использованной поверхности.

www.gazeta.ru

Несмотря на температуру лазера свыше 3500° по Цельсию, банкнота или пластиковая карта остаётся невредимой по завершении всех манипуляций из-за кратковременности процедуры, однако этого времени хватает, чтобы расплавленные соли металлов заполнили проделанные лазером отверстия. В результате чего полости покрываются изнутри мельчайшими кристаллами, характерным отличием которых является одинаковое для всех частиц направление позиционирования в пространстве. При помощи лазера представляется возможным проделать сотни таких отверстий и сложить из них рисунок, надпись, цифровой код, цвет которых будет меняться в зависимости от освещения и угла обзора.

Таким образом на микронном уровне можно нанести на денежный знак или пропуск идентификационный номер или логотип организации, на поделку которых у мошенников просто не найдётся необходимого оборудования. Столь сложные с технической точки зрения операции потребуют высокоточной и дорогостоящей аппаратуры, а попытки сымитировать надпись, выполнив её другими способами, будут изобличены в два счёта. Что касается общих временных затрат на выращивание кристаллов, то доведённые до автоматизации действия с лазерной установкой занимают всего несколько секунд как для купюры, так и для любого типа пластиковой карточки. 

atnews.org

Разработчики уверены, что предложенный способ необходимо взять на вооружение не только банковским структурам, но и всем организациям, которые хотят защитить конечного потребителя и не позволить приобрести ему контрафактный товар. Среди последних могут оказаться производители брендовой одежды, пищевой продукции и алкогольных напитков.  

Описанная технология является достижением сотрудников Физического института Российской академии наук имени П. Н. Лебедева, а сам процесс имеет название «нанокристаллизация в лазерной плазме».

Компания ASML, ведущий мировой разработчик технологического оборудования для литографии, в частности, проекционных установок шагового мультиплицирования, поделилась своими взглядами на развитие техпроцесса изготовления интегральных микросхем в ближайшем будущем. По её словам, до сих подавляющее большинство чипмейкеров при изготовлении 10-нм схем предпочитают использовать традиционную иммерсионную фотолитографию. Технология литографии с применением крайнего ультрафиолетового излучения уже который год постоянно откладывает свой приход на рынок. И для этого есть причины.

Главным фактором, который позволяет до сих пор применять иммерсионную фотолитографию, является относительно невысокая стоимость технологического оборудования и всего процесса в целом. Так, например, ориентировочная стоимость EUV-степперов составляет от $100 до $120 млн, что вдвое выше ценников на “иммерсионные” установки мультиплицирования. Справедливости ради стоит отметить, что EUV-оборудования является модульным, то есть позволяет совершать его апгрейд по невысокой цене, а не приобретать полностью новые установки. Но этого явно недостаточно для того, чтобы всерьез заинтересовать чипмейкеров, которым пока техпроцесс с использованием иммерсионной литографии пока обходится дешевле “экстремального ультрафиолета”.

Принцип работы EUV-оборудования, источник Sandia National Laboratories

Ситуация должна измениться уже с приходом в массы 7-нм технологического процесса. Но сначала производители интегральных микросхем опробуют возможности EUV-оборудования на 10-нм технологии. Топологический размер в 10 нанометров для наиболее ответственных операций литографии потребует неоднократного проецирования изображения на пластину — три или даже четыре повторения. Следовательно, возрастают расходы на проведение технологического процесса, что ведёт к удорожанию конечной продукции. Вот именно в этом случае чипмейкерам придется внимательнее присматриваться к EUV-литографии. Снижение себестоимости технологического процесса станет более существенным фактором, нежели высокие цены на оборудование.

Кремниевая пластина после EUV-литографии, источник Sandia National Laboratories

Когда же дело дойдёт до производства 7-нм интегральных схем, тогда иммерсионная литография полностью станет нерентабельной. Для отдельных слоев количество итераций возрастёт до тринадцати при использовании иммерсионных степперов. Технологическое оборудование с применением крайнего ультрафиолета станет единственно возможным вариантом, позволяя выпускать до 1000 кремниевых пластин в сутки. Конечно, на пути победного шествия EUV-технологии ещё есть ряд препятствий, начиная от отсутствия достаточно надёжных и мощных источников излучения, заканчивая необходимостью радикального снижения дефектности фотошаблонов и необходимостью поиска новых резистов. Но в конечном итоге, технологические и технические трудности наверняка будут преодолены, и EUV-литография займет доминирующее положение на рынке. И точкой отсчета станет переход на 7-нм техпроцесс.