Новости Hardware → нанотехнологии
Главная новость

Будущее компьютерной памяти: 5 революционных технологий

Некоторое время назад сложно было поверить, что огромная коллекция музыки может поместиться на одном небольшом устройстве, едва превышающем по размерам ладонь. То же относится к тысячам снимков в высоком разрешении и карманным фотокамерам. Всего за несколько десятилетий в области технологий хранения данных произошли разительные перемены, а появление флеш-памяти без преувеличения можно назвать революцией. Но время не стоит на месте, и следующей вехой в "потребительской" хронологии должны стать чипы, которые будут способны хранить сотни фильмов в HD-качестве либо всю мировую библиотеку книг. Чтобы воплотить эти мечты в реальность, по всему миру в лабораториях совершенствуют текущие и разрабатывают новые технологии, самые удачные из которых обязательно попадут на рынок – прогресс нельзя остановить. "Суперпамять" близка к реализации взгляда на технологии, высказанного физиком Ричардом Фейнманом (Richard Feynman) 50 лет назад. В ходе лекции для Американского физического общества (American Physical Society) он рассуждал, возможно ли будет когда-нибудь записать 24 тома энциклопедии "Британика" на булавочную головку. Физик подсчитал, что каждая крошечная точка каждой печатной буквы должна быть для этого уменьшена до 1000 атомов – квадрата со стороной 9 нм. Сегодня принцип хранения информации в электронных устройствах, конечно, отличается от условных расчётов Фейнмана, но размер единичного элемента хранения известен – около 40 нм в коммерческих устройствах на основе флеш-памяти. Всего несколько месяцев назад начались поставки первого чипа, на который возможно записать 64 Гбит данных. Фейнман вёл речь, вероятно, о терабайтах. Технологии устройств памяти следующего поколения будут использовать новые материалы, обладать временем доступа в единицы наносекунд и хранить информацию как минимум десятки лет без перезаписи. Сложно назвать чёткие сроки, когда же на полках магазинов появится "суперфлешка", но многомиллиардные доходы полупроводниковой индустрии не дают сомневаться, что для этого предпринимаются все возможные усилия, и на звание технологий следующего поколения уже есть претенденты. MRAM MRAM (magnetoresistive random access memory – магниторезистивная память с произвольным доступом) является "долгожителем" семейства технологий, призванных заменить флеш – несколько компаний трудятся над ней ещё с 1990-х годов. Конструкция представляет собой два тонких слоя ферромагнитного материала, каждый разделён на ячейки. Один из слоёв является постоянным магнитом с неизменным направлением намагниченности. Намагничивание другого может изменяться на 180° путём приложения внешнего магнитного поля или напряжения. Взаимная ориентация намагниченности воспринимается как 1 или 0. Такое решение имеет свои сильные и слабые стороны. К первым принадлежит энергонезависимость, возможность быстрого и простого контроля намагниченности и соответственно скорость доступа (порядка нескольких нс), ко вторым – тенденция к изменению состояния соседних ячеек во время перезаписи одного из битов. Данная проблема является большой головной болью для исследователей. По словам физика Джеймса Скотта (James Scott) из Кэмбриджского университета (University of Cambridge), до сих пор это препятствие не устранено. Ёмкость чипов пока ограничена 32 Мбит. Такие компании, как Hitachi и Toshiba, продолжают работать над MRAM, поддерживая веру в её будущее. FeRAM FeRAM (ferroelectric random access memory – сегнетоэлектрическая память с произвольным доступом) относительно близка к флеш-памяти. В ней также используются электрические явления для контроля за подобной транзистору структурой, но вместо потоков свободных электронов объектом управления выступают электрические заряды в комплексных кристаллах, известных как ферроэлектрики, или сегнетоэлектрики. В этих диэлектриках небольшое внешнее электрическое поле может заставить положительно и отрицательно заряженные ионы изменить свои дипольные моменты и установить стабильную электрическую поляризацию. В зависимости от её направления значение сегнетоэлектрического бита воспринимается как 1 или 0. Небольшое приложенное к кристаллу напряжение изменяет поляризацию и соответственно состояние бита. Процесс происходит очень быстро – менее наносекунды – и требует незначительной расходуемой мощности, а количество циклов записи намного превышает возможности флеш-памяти и достигает значения нескольких миллиардов. Но FeRAM не лишена и "ахиллесовой пяты". "Проблема в том, что FeRAM основана на зарядах", - поясняет физик Райнер Васер (Rainer Waser) из Университета Аахена (RWTH Aachen University) в Германии. Чтобы изменить состояние сегнетоэлектрика с приемлемой скоростью, рядом должны храниться дополнительные заряды, поэтому каждая ячейка такой памяти содержит конденсатор, ограничивающий плотность размещения элементов. На данный момент эксперты не видят возможности для FeRAM обладать такой же ёмкостью чипа, как в микросхемах флеш-памяти. Тем не менее, низкое энергопотребление может пригодиться при решении тех задач, где экономия важнее ёмкости. В феврале 2009 года Toshiba анонсировала прототип 128-Мб чипа FeRAM. PCRAM PCRAM (phase-change random access memory – оперативная память с изменением фазовых состояний) технологии того же ряда, что применяются в перезаписываемых оптических дисках. Информация хранится в атомных структурах материалов, имеющих два возможных фазовых состояния: аморфное, схожее с оконным стеклом с неупорядоченными атомами, и кристаллическое. В последнем случае материал электропроводен, тогда как в аморфном состоянии это изолятор. Подобный материал в PCRAM заключён между двумя электродами, и для переключения между фазами необходим лазерный импульс или электрический ток, чтобы расплавить вещество. Длительное воздействие приводит к формированию кристаллической решётки, а при коротком импульсе материал охлаждается до аморфной фазы. Недостаток – в необходимости передачи энергии для нагрева элементов памяти до нескольких сотен °С, на что уходит значительное количество энергии, хотя с уменьшением устройств на основе PCRAM уровень потребляемой мощности будет снижаться. Зато плотность размещения элементов хранения очень высока: всего несколько атомов нужны для создания ячейки, способной менять состояние с кристаллического на аморфное. Специалисты считают, что реальным значением является 5 нм - почти в 10 раз меньше, чем во флеш-памяти. Более того, время переключения PCRAM может достигать 1 нс. Но с уменьшением этого параметра стабильность состояния материала также снижается, поэтому пока значение скорости переключения в 10-100 раз медленнее теоретического потенциала. Сегодняшняя задача инженеров – достижение оптимального соотношения скорости и стабильности. Samsung недавно представила чип PCRAM ёмкостью 512 Мб. RRAM RRAM (resistive random access memory – резистивная память с произвольным доступом) по масштабам элементов хранения битов сравнима с PCRAM. Только вместо изменения фазового состояния под действием тепла здесь используется электрохимическая реакция. Материалом для резистивной памяти выступает непроводящий оксид, такой как оксид титана. Когда к кристаллу приложено высокое напряжение, удерживающие атомы кислорода связи начинают разрушаться. Кислород оставляет за собой "дырки" и свободные электроны, способные стать носителями зарядов. "Дырки" стремятся сформировать узкие ряды, или электропроводные каналы в кристалле. Обратное напряжение возвращает кислород, снова превращая материал в диэлектрик. Такие переходы создают устойчивые состояния памяти, которые изменяются только под действием высоких значений напряжения определённой полярности. RRAM является быстродействующей технологией с низким энергопотреблением. По словам Стэна Уильямса (Stan Williams) из лаборатории Hewlett-Packard Laboratories в Пало-Альто, Калифорния, переключение состояний происходит в считанные наносекунды, а требуемая энергия измеряется пикоджоулями. Это сотая часть от необходимого флеш-памяти количества. Масштаб битов также впечатляет – переключение может происходить на одном нанометре. Впрочем, и здесь проблема со стабильностью. Если бит с высоким сопротивлением расположен сразу за таковым с низким, тогда электрический ток может "задеть" соседний участок и изменить его состояние. Данное препятствие решают в настоящий момент Hewlett-Packard и другие компании. RRAM примечательна не только благодаря способности хранить информацию. В 2008 году Уильямс с коллегами обнаружил, что устройство на основе резистивной памяти имеет характеристики мемристора – теоретического четвёртого основного элемента электрической цепи после резистора, конденсатора и индуктивности. Мемристор отличается от обычного резистора способностью принимать разные значения сопротивления в зависимости от заряда, который прошёл через него в прошлом. Это делает компонент моделью аналоговой вычислительной единицы человеческого мозга, но с оговоркой: работает она значительно быстрее настоящего синапса и с меньшими затратами энергии. Трековая память (Racetrack memory) Большинство дорог к "суперпамяти" ведут через поиск путей манипулирования атомами и их свойствами в нанометровом масштабе. Однако некоторые учёные уверены, что внимание нужно обратить на конструкцию памяти. Например, трёхмерная архитектура позволит совершить новый прорыв. В трековой памяти биты хранятся в виде крошечных доменов намагниченности, почти как в жёстких дисках. Отличие в том, что эти элементы памяти не являются монолитными блоками, а ведут себя как бусины на магнитном нанопроводнике. Электрический ток перемещает домены , проходящие через считывающие и записывающие головки. Скорость процесса достигает 200 м/с, что эквивалентно времени чтения в десятки наносекунд. Это сравнимо с сегодняшними видами памяти, но преимущество трековой заключается в ёмкости. Плоский проводник микрометрового размера способен хранить данные с не меньшей плотностью, чем флеш-память. Истинный потенциал кроется в изменении конфигурации нанопроводников с двумерной на трёхмерную, когда трековая память сможет хранить в сотни раз больше битов по сравнению с флеш-памятью на той же площади. Однако подобных прототипов ещё не существует.

Быстрый переход

Магнитные микродиски – «убийцы» раковых клеток?

Специалисты из подразделения материаловедения лаборатории и Университета Аргона совместно с коллегами из чикагской Медицинской школы Притцкера в ходе своих исследований обнаружили, что наноструктурные магнитные материалы открывают дорогу для зондирования клеточных механизмов, активации механочувствительных ионных каналов, и, в конечном итоге – к расширению арсенала средств противораковой терапии.
схематическое состояние и вид микрочастиц под микроскопом
В отчете об исследовании описано взаимодействие живых клеток с полученными путем литографии микродисками (диаметром 1 микрон и толщиной 60 нм) из никель-железного сплава (пермаллоя), находящимися в спино-вихревом (spin-vortex) состоянии. При приложении внешнего переменного магнитного поля такие микродиски начинают вибрировать, передавая механические колебания клетке. Исследователи пришли к выводу, что механическая стимуляция клетки микродисками сопровождается двумя важными эффектами: нарушением целостности клеточной мембраны и запуском программы самоуничтожения клетки. Пока что обещающие результаты разрушения раковых клеток наблюдались в лаборатории, исследования на животных и преклинические тесты будут проводиться в течение еще нескольких лет. Материалы по теме: - Биочип IBM – диагностика 16 заболеваний в течение 15 секунд;
- Сконструирован робот, который может ползать по венам.

Источник:

Чернила с нанотрубками превращают бумагу в суперконденсатор

Учёные из Стэнфордского университета (Stanford University) применили нанотехнологии, чтобы создать сверхлёгкие, гибкие батареи и суперконденсаторы в виде обычной бумаги. Простое покрытие бумажного листа чернилами с углеродными нанотрубками и нанопроводниками из серебра объединяет эти материалы в устройство хранения заряда. Как известно, конденсаторы способны удерживать заряд в течение меньшего промежутка времени по сравнению с аккумуляторами, но зарядка также происходит существенно быстрее.
Слева - чистая бумага, справа - покрытая чернилами с нанотрубками
По словам доцента материаловедения и инженерии Юи Кю (Yi Cui), используемые им наноматериалы содержат структуры с очень маленьким диаметром, что позволяет чернилам прочно держаться на волокнистой бумаге и делает батареи и конденсаторы износостойкими. Бумажный суперконденсатор выдерживает 40 тыс. циклов накопления и отдачи заряда – как минимум на порядок больше литий-ионных батарей. Ранее Кю уже создавал устройства хранения энергии с использованием пластика. Его новое исследование демонстрирует, что бумажные решения обладают большей прочностью вследствие сил сцепления между чернилами и бумагой. Более того, такую батарею можно изгибать, мять и помещать в растворы без последствий для характеристик. "Мы только не пробовали жечь устройства", - говорит доцент. Подсчёты показали, что покрытая килограммом чернил с нанотрубками бумага будет питать 40-Вт лампу около часа.
Гибкий бумажный суперконденсатор
Гибкость бумаги позволяет найти высокотехнологичным решениям на её основе множество применений. Суперконденсаторы пригодны для электрических или гибридных автомобилей, для которых важно время подзарядки. Преимуществом является отношение площади поверхности бумажных суперконденсаторов к их объёму. Исследователи утверждают, что коммерциализация разработки не затянется, а особые перспективы Кю видит в крупномасштабных распределительных сетях: генерируемое ночью чрезмерное количество энергии может быть сохранено для периодов пиковых нагрузок в течение дня. Не менее привлекательна новая технология и для "ферм" из ветрогенераторов или солнечных систем генерирования электроэнергии. Материалы по теме: - Солнечные батареи на перчатках и шапке;
- Увеличиваем время работы от батарей – рекомендации Intel;
- Батареи с ионной жидкостью – прорыв среди аккумуляторов.

Компьютерная сеть моделирует будущие нанометровые транзисторы

В Великобритании сеть из тысяч компьютеров работает над симуляцией транзисторов, размеры которых не превышают 30 нм. Результаты должны помочь разработчикам чипов справиться с физическими ограничениями, проявляющими себя при создании элементов в столь малом масштабе. Уже затрачено около 20 лет вычислительного времени на моделирование сотен тысяч полупроводниковых компонентов.
Пороговое напряжение как функция количества атомов примесей в транзисторе
Исследователи надеются понять, как меняется поведение миниатюрных компонентов, чтобы в будущих поколениях чипов их размер стал ещё меньше. "Мы занимаемся прогнозированием поведения этих устройств на уровне возникающих в атомном масштабе эффектов", - объясняет возглавляющий группу исследователей профессор Асен Асенов (Asen Asenov) из Университета Глазго (University of Glasgow), который занимается проектом распределённых вычислений NanoCMOS. Увеличивающаяся мощность кремниевых чипов преимущественно диктуется габаритами компонентов, размещаемых производителями на кремниевых подложках. Текущее поколение транзисторов достигает 32 нм, однако многие компании уже тестируют оборудование для изготовления 22- и 20-нм элементов. Как утверждает Асенов, проблемы начали досаждать несколько поколений производственных технологий назад, и сегодня физические ограничения являются одним из главных препятствий движения индустрии вперёд. Атомная структура транзисторов в таких масштабах не может точно контролироваться, поэтому для обеспечения их работоспособности приходится включать примеси. Учёные не пытаются найти идеальную конструкцию полупроводниковых компонентов, а занимаются изучением материалов и их верного расположения на кристалле. Ранее кремниевые чипы были идентичны в плане функционирования их компонентов, но с приближением к 30-нм масштабу и его преодолением ситуация изменилась. Производители более не могут создавать идеальные ряды транзисторов, и должны, считает профессор, перейти к избыточности, самоорганизации и самотестированию. Материалы по теме: - Нанотранзисторы «с четкими границами» обещают новые возможности;
- Бумажные транзисторы – альтернатива кремнию;
- IT-байки: На ближних подступах к эре графеновой электроники.

Источник:

Первая нить из нитрид-борных нанотрубок

При помощи лазеров исследователи создали первую макроскопическую нить из волокон нитрида бора, что открывает путь к целому ряду приложений – от противорадиационных щитов для космических кораблей до защитного облачения для тела. Техника синтеза высококачественных нитрид-борных нанотрубок (boron-nitride nanotube, BNNT) разработана в Исследовательском центре NASA в Лэнгли (NASA's Langley Research Center) и других лабораториях. Эти нанотрубки обладают микроскопическим диаметром, значительной длиной и структурно содержат несколько стенок. Нитрид бора не экзотический материал – он встречается в косметических средствах и пудре.
Нить из нитрид-борных нанотрубок
По словам учёного из Лэнгли Майка Смита (Mike Smith), до сих пор никому не удавалось изготовить достаточно длинные и при этом прочные нанотрубки. Техника синтеза, названная PVC (pressurized vapor/condenser – испарение и конденсация под давлением), стала возможной благодаря лазеру на свободных электронах и затем была усовершенствована для использования с коммерческими лазерами, применяемыми в сварке. Она состоит в следующем. Лазерный луч направляется в мишень, расположенную в закрытой камере, заполненной азотом. Мишень испаряется, формируя облако бора. Конденсация охлаждает испарения, вызывая формирование жидких капель бора, которые объединяются с азотом в BNNT. Получившиеся нанотрубки достаточно длинные, чтобы сплести из подобной хлопку массы макроскопическую нить миллиметровой толщины и длиной в сантиметры. Длина же самих нанотрубок – около миллиметра. "Они большие и мягкие, как текстиль, - утверждает Кевин Джордан (Kevin Jordan) из Национального комплекса работы с ускорителем Томаса Джефферсона (Thomas Jefferson National Accelerator Facility). – Это означает, что возможно использовать коммерческий производственный процесс и распространённые техники для изготовления из трубок защиты для тела, солнечных ячеек и других устройств". TEM (Transmission electron microscope – просвечивающий электронный микроскоп) показывает, что толщина таких комплексных многослойных нанотрубок составляет в среднем несколько микрон, хотя попадаются и однослойные трубки. Особенность BNNT – это тенденция к "оборачиванию" их в несколько стенок. Следующим шагом исследователей будет тестирование свойств BNNT с целью определения наиболее подходящих областей применения нового материала. В теории, говорит Джордан, они найдут нишу и в энергетике, и в медицине, и в аэрокосмической отрасли. Материалы по теме: - Сверхдлинные нанотрубки – будущее передающих линий;
- Опасность нанотехнологий. Реальны ли угрозы?;
- IT-байки: Наноструны – ключ к искусственному обонянию?.

Создан "одноатомный" транзистор

Исследователи из Хельсинского университета технологий (Helsinki University of Technology), Университета Нового Южного Уэльса (University of New South Wales) и Мельбурнского университета (University of Melbourne) объявили об успешном создании функционирующего транзистора, чья активная зона состоит всего из одного атома фосфора в кремнии. Принцип работы устройства основан на последовательном туннельном переходе единичных электронов между атомом фосфора, истоком и стоком транзистора. Туннелирование может быть подавлено или разрешено путём контроля напряжения на ближайшем металлическом электроде толщиной в несколько десятков нанометров.
Одноатомный транзистор
Быстрое совершенствование компьютеров находится в зависимости от уменьшения размеров транзисторов. Достаточно давно известно, что темпы увеличения производительности снизятся в последующие десятилетия вместе с необходимостью достижения транзисторами атомных масштабов. В последней разработке электрический ток проходит лишь через один атом, что позволяет изучать эффекты, проявляющиеся при покорении таких масштабов. По словам доктора Микко Мёттонена (Mikko Möttönen), учёные не намеревались создать самый маленький транзистор для классического компьютера, а придти к квантовому биту – сердцу квантовых компьютеров, над которыми сейчас трудятся многие коллективы исследователей. Проблемы, которые возникают при снижении размеров транзисторов, связаны с так называемыми квантово-механическими эффектами. С одной стороны, эти явления препятствуют нормальной работе транзистора. С другой – они делают возможным иррациональное поведение элементов, которое в принципе можно применить для концептуально более эффективных вычислений. Идея данного исследования – использовать спин электрона фосфора как квантовый бит (кубит). Материалы по теме: - Нанотранзисторы «с четкими границами» обещают новые возможности;
- IDF 2009: за горизонтом новых технологий;
- Бумажные транзисторы – альтернатива кремнию.

Источник:

Учёные "слепили" самого маленького в мире снеговика

Учёные тоже умеют развлекаться и не менее остальных ожидают наступления праздников. Только если кондитеры, например, могут порадовать людей сладостями в виде тематических новогодних и рождественских фигурок, а Google – "дудлами", то что способны предложить сутками засиживающиеся над решением грандиозных задач физики, химии и других дисциплин исследователи? Всё просто – воспользоваться своими же научными инструментами, как поступили в британской Национальной физической лаборатории (National Physics Laboratory, NPL), где создали самого маленького в мире снеговика.
Снеговик
Разумеется, название несколько условное, поскольку никакой снег для подобного творчества не годится. Диаметр микроскопического объекта – чуть более 10 мкм (0,01 мм), или пятая часть толщины человеческого волоса. Согласно объяснению NPL, "снеговик" был изготовлен из двух микроскопических шариков, обычно используемых для калибровки астигматизма электронного микроскопа. Глаза и улыбка получились благодаря применению фокусированного ионного луча, а нос диаметром 0,001 мм – это осаждённая лучом платина. Масштаб отлично демонстрирует видео.
Все элементы формировались вручную посредством системы наноманипуляции, а соединили их вместе учёные техникой осаждения платины. Фигурка расположена на кремниевом кантилевере атомного силового микроскопа. Кантилевер – это конструкция из миниатюрной площадки и острия, с помощью которого микроскоп "сканирует" поверхность исследуемого образца. К сожалению, технология NPL не позволяет изготовить морковку. Материалы по теме: - Фотопутешествие в мир наномасштаба;
- IBM отмечает 20-ю годовщину управления атомами;
- IT-байки: 4D наномикроскоп - Виват, атомное кино!.

Разработаны многолучевые многоволновые лазеры

Международная команда учёных из Гарвардского университета (Harvard University), Hamamatsu Photonics и ETH Zürich разработала компактные многолучевые многоволновые лазеры, излучающие в невидимом инфракрасном диапазоне спектра. Обычные лазеры не могут генерировать несколько лучей и ограничиваются строго определённой длиной волны. Инновационная разработка потенциально может использоваться в задачах, связанных с удалённым наблюдением за химическим загрязнением, в оптической связи, интерферометрии.
Многолучевые многоволновые лазеры
По словам Федерико Капассо (Federico Capasso), продемонстрированные исследователями устройства способны генерировать точно направленные лазерные лучи в разных направлениях, при этом длина волны каждого может как совпадать с остальными, так и отличаться. Подобные возможности неоценимы в параллельном быстродействующем мониторинге атмосферных процессов, распространения опасных газов, в определении химических агентов в условиях военных конфликтов или для картографирования уровней биомассы в лесах. Подобный универсальный лазер является результатом развития технологии QCL (quantum cascade laser – квантовый каскадный лазер), изобретённой и впервые показанной Капассо и другими учёными из Bell Labs в 1994 году. Коммерчески доступные QCL производятся путём изготовления многослойной структуры из сверхтонких атомных слоёв полупроводниковых материалов. Чтобы получить многолучевую конфигурацию, лазер оснастили особым коллиматором и несколькими решётками с плазмонными структурами, что позволило задавать углы направления лучей. В будущем разработчики надеются управлять лучами в реальном времени вместо фиксирования их характеристик до использования. Материалы по теме: - Сверхмощный лазер моделирует космические явления;
- Лазерная связь - воздушное "оптоволокно";
- Военный лазер прожёг отверстие в движущейся мишени.

Нанотранзисторы «с четкими границами» обещают новые возможности

Ультраминиатюрные транзисторы нового поколения с улучшенными характеристиками были разработаны стараниями исследователей из IBM, Университета Пердью и Калифорнийского Университета в Лос-Анджелесе. В результате научных изысканий была разработана технология формирования нанопроводников из различных материалов, с четким, на уровне атомов, разграничением слоев. Такое разграничение является критическим условием при создании высокоэффективных транзисторов. Для формирования полупроводниковых компонентов часто используются гетерогенные структуры – включающие, например, кремний и германий. Но до сих пор не было возможности получения нанопроводников с четкими границами между слоями этих материалов, диффундировавших друг с другом, тем самым нарушая оптимальные условия для использования их в качестве транзистора. Кроме того, новая технология, в отличие от традиционной, предполагает вертикальное, а не горизонтальное размещение слоев, формирующих транзистор. Эта особенность может помочь в сокращении места, занимаемого каждым логическим вентилем, и обеспечить возможность дальнейшего наращивания количества транзисторов на чипе во славу закона Мура.
формирование нанопроводника с четкими границами
На первом этапе процесса сплав алюминия и золота помещается в вакуумную камеру и нагревается до расплавления. Затем в камеру вводят кремний в виде газа, поглощаемый раствором до состояния насыщения. В результате из перенасыщенного раствора формируются кремниевые нанопроводники, «накрытые» сверху каплей сплава, из которого они осели, и структура в целом напоминает гриб. На следующем этапе температуру в камере снижают, и сплав золото-алюминий остывает. После этого цикл можно повторить, например, с газообразным германием, и в результате получить нанопроводник, содержащий слои кремния и германия с четкими границами. По мнению исследователей, возможности дальнейшего совершенствования традиционных технологий кремниевых полупроводников будут исчерпаны через 5-10 лет, поэтому исследования альтернативных методик формирования транзисторов становятся все более и более актуальными и необходимыми. Материалы по теме: - IDF 2009: за горизонтом новых технологий;
- Бумажные транзисторы – альтернатива кремнию.

Разработан микрочип, связывающий электронику и живые клетки

Бельгийский IMEC (Interuniversity Microelectronics Centre – Межвузовский центр микроэлектроники) представил уникальный чип с микроскопическими структурами, которые способствуют взаимодействию между электроникой и биологическими клетками. Разработка может изготавливаться в массовых масштабах и проста в использовании для электрофизиологических исследований, например, функционирования и дисфункций мозга. Каждая структура выступает как контактная точка для одной клетки и содержит электрод, который с большой точностью записывает в реальном времени электрическую активность индивидуальной электрогенной клетки в сети.
Чип с электродами и клетками
Электрогенные клетки, такие как кардиомиоциты (клетки сердца) или нейроны используют электрические сигналы для коммуникации друг с другом. Данные об электрической активности важны для понимания процесса взаимодействия между клетками, объяснения причин расстройств наподобие болезней Альцгеймера или Паркинсона, а также для подтверждения действия медицинских препаратов в борьбе с сердечными патологиями. Согласно заявлению IMEC, её чип – идеальный инструмент в изучении механизмов межклеточной связи. Размер электродов меньше размера самих клеток, а в состав входят металлическое основание, покрытое слоем оксида, и проводящий стержень из золота или нитрида титана. Когда клетки помещены на поверхность чипа, их мембраны окружают электроды, создавая контакт, достаточный для записи активности или стимулирования живых структур. По словам исследователей, им пришлось преодолеть ряд сложностей в ходе разработки чипа, в том числе сохранение клеток живыми. Директор отдела бионаноэлектронных систем IMEC Крис Верстрекен (Kris Verstreken) напоминает, что о функционировании мозга до сих пор известно немногое. Например, где появляются эмоции, как создаются воспоминания, каковы причины болезни Альцгеймера – эти вопросы пока остаются без ответа. Нейроны очень пластичны, непрерывно формируют новые связи и разрывают либо восстанавливают другие. Но каков механизм этих действий и какие из связей отвечают за обучение и развитие? В долговременной перспективе Верстрекен надеется использовать полученные с помощью чипа знания для диагностики заболеваний или даже поиска терапии путём побуждения клеток к созданию новых связей, например, после ишемического инсульта. Материалы по теме: - IT-байки: Эмуляция мозга: мышка, кошка - кто следующий?;
- IT-байки: Наноструны – ключ к искусственному обонянию?;
- IT-байки: нейроинтерфейс BrainGate - руки и ноги заменит мозг.