Опрос
|
реклама
Быстрый переход
Учёные изучили дефекты в 2D-материалах для производства транзисторов атомарного размера
10.07.2024 [18:00],
Геннадий Детинич
Близится то время, когда привычные кремниевые транзисторы больше нельзя будет уменьшать в размерах. Поэтому в запасе должна быть технология производства транзисторов атомарного масштаба, с чём обещают помочь так называемые 2D-материалы. Они настолько тонкие, что за тип проводимости в них начинают отвечать дефекты — отдельные атомы или их вакансии. Это уменьшает размеры транзисторов до считанных атомов и оставляет простор для развития электроники. 
Дефект в кристаллической структуре служит основой для атомарно тонкого транзистора. Источник изображения: PPPL Свой посильный вклад в изучение перспективных материалов для электроники будущего внесли учёные Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL). Плазма или четвёртое состояние вещества позволяет дозировано воздействовать на материалы, придавая им те или иные требуемые свойства. В новой работе исследователи попытались дать расширенную характеристику такому ряду 2D-материалов, как дихалькогенид переходного металла (TMD или, по-русски, ДПМ). К дихалькогенидам относятся такие вещества, как кислород, сера, селен или теллур. А переходные металлы — это любой металл из групп с 3 по 12 в периодической таблице Менделеева. Соединения ДПМ представляют собой своего рода сэндвичи из чередующихся слоистых материалов, где слой переходного металла обкладывается с двух сторон дихалькогенидами. Учёные давно заметили, что в ряде случаев отдельные участки таких соединений демонстрируют разную проводимость: n- или p-типа (электронную или дырочную). Исследователи PPPL всерьёз взялись изучить вопрос, от чего это зависит, и как влияют на проводимость дефекты — вакансии атомов или присутствие лишних атомов в материале, а также какие из веществ (дихалькогенидов) вызывают появление избытка электронов или дырок. В частности, исследователи выяснили, что присутствие атомов водорода в ДПМ однозначно ведёт к появлению избыточности по электронам. Это пригодится для создания условно точечных транзисторов n-типа. Для других материалов также были определены свои характеристики, что достигалось как измерениями, например, поглощением света, так и расчётами. Другим важным аспектом работы стало изучение условий для появления дефектов с минимальным расходом энергии, потому что именно у таких дефектов выше всего вероятность возникнуть в процессе обработки. Одним словом, учёные создали базу, от которой можно реально отталкиваться в процессе поиска перспективных 2D-материалов для производства атомарно малых транзисторов, о чём они сообщили в соответствующей статье. В поисках идеального поглотителя физики создали самый сложный в мире лабиринт
06.07.2024 [10:38],
Геннадий Детинич
Одна из экзотических форм материи — это квазикристаллы. Они сохраняют упорядоченную структуру, но она неидеальная и не является своей точной копией. Перспективным направлением для применения квазикристаллов считаются абсорбирующие вещества и синтез (сворачиваемость) белков. Команда физиков из Великобритании и Швейцарии взялась кардинально решить вопрос с проектированием таких структур, которые представляют собой также самые сложные в мире лабиринты. 
Модель квазикристалла с гамильтоновым путём. Источник изображения: University of Bristol Этой задаче, очевидно, намного больше лет, чем нам известно. По крайней мере, частный случай квазикристаллов был поднят учёными около 300 лет назад в задаче о ходе коня. Эта шахматная фигура должна была посетить каждое поле доски без повтора и вернуться в исходное положение. В общем случае подобное поведение называется гамильтоновым циклом (или путём, если не нужно возвращаться в точку старта). Если смотреть на проблему ещё шире, то речь идёт о создании фракталов — геометрических узоров на основе повторяющихся мелких элементов, подобных общей структуре. В своём исследовании учёные использовали непериодическую мозаику (плитку) Амманна-Бенкера. Не менее известна мозаика Пенроуза. Этому графическому феномену уделил место и время современный американский писатель-фантаст Нил Стивенсон, используя его в произведении «Анафем», которое просто обязан прочесть каждый, кто интересуется естествознанием. Учёные использовали идею для моделирования циклов, в ходе которых каждый атом в кристаллической решётке квазикристалла мог быть посещён только один раз, что соединяет все атомы от начала до конца в одну и никогда не пересекающуюся линию. Более того, подобную структуру можно бесконечно масштабировать подобно фракталам. 
Мозаика (плитка) Амманна-Бенкера Целью проделанной работы не было создание головоломок-лабиринтов для развлечения скучающих граждан. Во-первых, новая модель может помочь с оптимизацией логистических задач. Также с её помощью может решаться проблема получения новых пространственных форм (сворачивания) белков. Наконец, поглощение углекислого газа или других молекул будет намного эффективнее, если использовать подобные лабиринтообразные кристаллические структуры. Фрактальность в таком случае умножит эффект за счёт потенциальной возможности дробления на более мелкие части. Китайские учёные создали прозрачный бамбук — огнеупорную и водонепроницаемую альтернативу стеклу
15.05.2024 [23:11],
Геннадий Детинич
Учёные давно научились делать древесину прозрачной, растворяя лигнин в древесных волокнах и заменяя его оргстеклом или эпоксидной смолой. Тем самым производится строительный материал с интересными свойствами, способный заменить стекло в определённых конструкциях. Но дерево — это достаточно ценный и востребованный материал даже без такой хитрой модификации, и китайские учёные решили заменить его бамбуком, ведь он растёт намного быстрее. 
Источник изображения: Research Проблемой занялась группа исследователей из Центрально-Южного университета лесного хозяйства и технологий (CSUFT) Китая. Поскольку бамбук — это, по сути, та же древесина, учёные использовали тот же подход для придания ему прозрачности, что и в случае обычной древесины. Сначала они растворили лигнин, а затем последовательно обработали материал рядом растворов. Для придания бамбуку прозрачности его обработали жидким неорганическим силикатом натрия (жидкое стекло). Затем материалу придали водоотталкивающие свойства. В итоге получился своего рода трёхслойный прозрачный материал, верхний слой которого представлен силаном (соединения кремния с водородом), средний — диоксидом кремния, а нижний — жидким стеклом. Получившийся материал обладает светопропусканием 71,6 %, оказался огнестойким, водоотталкивающим и характеризуется модулем сдвига 7,6 ГПа (сопротивление сдвиговой деформации), а также модулем упругости (модулем Юнга) 6,7 ГПа. Более того, пропускающий свет бамбук показал свою эффективность в качестве подложки для перовскитной солнечной панели, повысив её эффективность на 15,29 %. При этом он служил защитой для ячейки, которая крайне чувствительна к уровню влажности окружающей среды. В будущих исследованиях, заявили учёные, они создадут техпроцесс для массового производства прозрачного бамбука и изделий из него, например, прозрачных крыш и стен. Advent Diamond разработала техпроцессы для выпуска алмазных чипов, которым не страшен перегрев
24.04.2024 [23:39],
Геннадий Детинич
Алмаз давно рассматривается в качестве полупроводникового материала с исключительными физическими и электрическими свойствами, которые значительно превзойдут традиционные полупроводники, включая перспективные карбид кремния и нитрид галлия. Но на пути исследователей встало так много препятствий, что коммерциализация алмазных элементов и чипов была отодвинута куда-то в будущее, пока вопросом не занялась компания Advent Diamond… 
Источник изображений: Advent Diamond Сообщается, что американская компания Advent Diamond сумела добиться решающего перелома в продвижении алмазов в полупроводниковую промышленность. Она сумела развить целый спектр техпроцессов по выращиванию искусственных алмазов, по их подготовке к обработке, включая легирование, а также разработала защищённые патентами технологии по обработке, травлению и металлизации алмазных заготовок с последующим контролем качества вплоть до определения электрических и физических параметров полученных продуктов. Важнейшим элементом головоломки «алмаз как полупроводник» стала технология легирования слоёв алмаза фосфором. Фосфор считается единственной относительно мелкой легирующей добавкой n-типа в алмазе, которая позволит выпускать алмазные транзисторы и диоды с электронной проводимостью. С дырочной проводимостью или проводимостью p-типа у алмаза особых проблем не было. А с появлением слоёв для изготовления n-переходов алмаз превращается в полноценный и универсальный полупроводниковый материал. В целом алмаз обладает таким набором свойств, которые совершенно недоступны для традиционных полупроводников. Во-первых, это физические свойства алмаза, наиболее ценным из которых для чипов станет впечатляющая теплопроводность. Алмаз может сам себе быть радиатором, а это дорогого стоит. Алмазный чип выдержит такой поток плотности мощности, который выведет из строя любой другой чип. Подобное качество крайне востребовано в зарядках электромобилей, мощность которых неуклонно растёт, в возобновляемой энергетике, в космосе, авиации и много где ещё. Другим несомненно выдающимся качеством алмазных полупроводников считается рекордно широкая запрещённая зона, что делает этот материал уникальным с точки зрения частотных характеристик, а это, в первую очередь, мощные радарные системы и датчики альфа-частиц, ультрафиолетового и рентгеновского излучения и протонов. Наконец, высокая стабильность квантовых свойств алмазов обещает им достойное место в сфере квантовых компьютеров. И такие квантовые материалы у компании Advent Diamond тоже есть. 
Радиочастотный диод Advent Diamond из алмаза Но есть и проблемы. Сегодня алмазные пластины для изготовления полупроводников выпускаются диаметром 1 и 2 дюйма. Переход к 4-дюймовым пластинам предпринимается, но пока неубедительно. Это не может сделать алмазные диоды и транзисторы дешёвыми, хотя военные охотно платят за такой товар. К примеру, компания Advent Diamond производит алмазные радиочастотные диоды для защиты трактов приёмников с плотностью тока свыше 1 кА/см2. Это идеальное решение для радиолокационных систем, заменить которое крайне сложно. Особенно если учесть, что алмазный диод будет нормально работать при температуре до 400 °C. Всю эту красоту портит другой факт. Пока при производстве алмазных заготовок возникает чрезвычайно много дефектов. Так, компания говорит о плотности дефектов 108/см2. При такой плотности дефектов говорить о нормальном коммерческом производстве комплектующих сильно преждевременно. В компании Advent Diamond считают, что для коммерциализации техпроцессов, связанных с алмазными полупроводниками, плотность дефектов должна быть снижена до 103/см2. У компании есть наработки, которые помогут стремиться к такому результату, но быстрым он точно не будет. Apple свернула производство чехлов из FineWoven — экологичный материал оказался с изъяном
23.04.2024 [13:02],
Павел Котов
В прошлом году Apple прекратила продажу кожаных аксессуаров — чехлов для iPhone и ремешков для умных часов — в стремлении сделать свою продукцию более экологически чистой. Вместо неё компания представила материал FineWoven на основе «прочного» микротвила, который на ощупь напоминает мягкую замшу. Но среди потребителей новый материал не снискал популярности. 
Источник изображения: apple.com В сентябре минувшего года Apple представила линейку аксессуаров FineWoven, созданных с учётом потребностей окружающей среды — этот материал на 68 % изготавливался из вторсырья и характеризуется сниженными выбросами углекислого газа по сравнению с производством продукции из кожи. Но в реальности на аксессуары FineWoven стало поступать множество жалоб, и в первую очередь на их долговечность. Чехлы FineWoven для iPhone 15, как оказалось, очень легко царапаются в сравнении с традиционными кожаными, и со временем начинают выглядеть очень неэстетично. Кроме того, аксессуары FineWoven недёшевы: $59 стоит чехол для iPhone или кошелёк MagSafe, $35 — держатель для AirTag и $99 — ремешок для Apple Watch. В итоге Apple решила отказаться от FineWoven, заявила в соцсети X инсайдер Kosutami, чья информация о линейке этих аксессуаров ранее подтверждалась. «FineWoven умер. Потому что его долговечность была плохой. Все производственные линии остановлены и демонтированы. Apple перешла на другой материал — снова не на кожу. Так что увидимся в кожаном аду», — сообщила Kosutami. Учитывая, что аксессуары FineWoven особой популярностью не пользуются, они ещё останутся в продаже какое-то время, пока их запасы не иссякнут. Возможно, аналогичные товары из нового материала будут представлены уже на мероприятии WWDC, которое в этом году откроется 10 июня. Учёные превратили золото в полупроводник — помог случай и древний рецепт японских кузнецов
17.04.2024 [13:55],
Геннадий Детинич
Золото как отличный и стойкий к агрессивным средам проводник давно снискал популярность у производителей чипов и электроники. Недавно учёные смогли открыть в нём новую и неожиданную грань, которая добавит популярности этому металлу — они научились превращать его в полупроводник. К этому открытию привела череда случайностей, но чтобы добиться нужного результата потребовалось много лет. 
Источник изображения: DALL-E/newatlas.com Если кратко, с помощью ряда химических процессов удалось создать устойчивый атомарно тонкий слой чистого золота. По аналогии с графеном его назвали «goldene» (златен?). Атомы золота в атомарно тонком слое оставляют по две свободных связи, что даёт возможность придать материалу свойства между проводником и изолятором. Химическая промышленность также будет рада такому материалу, а фразу «ваши транзисторы просто золотые» можно будет воспринимать буквально. «Если вы сделаете материал чрезвычайно тонким, произойдет нечто экстраординарное — как с графеном, — пояснил учёный-материаловед Шун Кашивайя (Shun Kashiwaya) из Линчёпингского университета в Швеции (Linköpings universitet, LiU). — То же самое происходит и с золотом. Как вы знаете, золото обычно является металлом, но при толщине слоя в один атом золото может превратиться в полупроводник». Открытие в какой-то мере сделано случайно. Исследователи работали с таким материалом, как карбид титана кремний Ti3SiC2. Это перспективная электропроводная керамика с очень тонким слоем кремния. Учёные попытались нанести золотой контакт на материал, но в итоге под воздействием высокой температуры атомы золота заместили в материале атомы кремния. Произошло это несколько лет назад, и только годы спустя учёные научились химическим способом удалять из материала также титан и углерод, оставляя лишь атомарно тонкий слой золота. 
Синие точки — атомы титана, чёрные — углерода, жёлтые — золота. Источник изображения: Nature Synthesis 2024 Решение нашлось в древнем рецепте японских кузнецов, которые с помощью специального раствора — реагента Муроками — вытравливали узоры на клинках (попутно вытравливая в металле углерод). Подбирая соотношение химических веществ и варьируя время травления удалось подобрать условия для полного растворения титана и углерода из золотой заготовки. Оказалось также, что травление должно происходить в полной темноте, поскольку на свету образовывались соединения, разъедающие золото. Для предотвращения скручивания столь тонкого листа золота и образования комков учёные добавили к материалу поверхностно-активное вещество. Анализ показал, что в итоге получилось стабильное золото атомарно тонкой толщины, которое теперь возьмут в разработку электронщики, химики и специалисты по материалам. В США создали метажидкость с программируемыми свойствами
09.04.2024 [20:20],
Геннадий Детинич
Мы слышим о разработке метаматериалов, свойства которых так причудливы, что они сочетают несочетаемые в природе характеристики от твёрдости и упругости до невидимости, звукоизоляции и других. Учёные из США проделали нечто подобное в области жидких веществ. Созданную в Гарварде метажидкость можно программировать на те или иные качества: менять вязкость, прозрачность, силу сжатия или даже превращать из ньютоновской в неньютоновскую и обратно. 
Источник изображения: Adel Djellouli/Harvard SEAS С метаматериалами всё просто, если так можно сказать. Их характеристики определяет продуманная структура из более мелких компонентов. Форма, размер и расположение этих компонентов позволяют манипулировать распространением электромагнитных или звуковых волн, создавать усилие в определённых точках и расслаблять в других. Если учесть тот факт, что жидкости текут и принимают форму ёмкости, то метажидкости могут проявить себя там, где твёрдые метаматериалы себя ещё не проявили или в принципе не могут проявить. «В отличие от твёрдых метаматериалов, метажидкости обладают уникальной способностью течь и приспосабливаться к форме своего контейнера, — говорит Катя Бертольди (Katia Bertoldi), первый автор исследования, учёный из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук (SEAS). — Нашей целью было создать метажидкость, которая не только обладает этими замечательными свойствами, но и обеспечивает платформу для программируемой вязкости, сжимаемости и оптических свойств». Предложенная учёными метажидкость представляет собой взвесь наполненных воздухом шариков из эластомера диаметром от 50 до 500 мкм. Крошечные шарики помещены в раствор силиконового масла. Если к контейнеру с шариками приложить давление, то они будут сжиматься и снова принимать круглую форму, когда давление спадёт. Каждое из этих двух состояний придаёт метажидкости свои уникальные свойства.  Например, когда давления нет, шарики остаются круглыми и рассеивают падающий на них свет. С подачей давления шарики принимают плоскую линзоподобную форму и начинают пропускать фоновое изображение. На данном эффекте можно представить работу цветных электронных чернил. Или другой пример — это кисть робота с обратной связью для мягкого захвата хрупких предметов. Метажидкость автоматически без датчиков давления только за счёт своей способности реагировать на внешнее давление регулирует силу сжатия: одну при съёме ягод, другую при сборе яиц и третью при подъёме тяжестей. Также предложенная учёными метажидкость может переключаться между ньютоновскими и неньютоновскими жидкостями. Когда капсулы имеют сферическую форму — это ньютоновская система, то есть её вязкость меняется только с температурой, подобно воде, но когда они сжимаются, жидкость становится неньютоновской, что заставляет её вязкости действовать по другим законам. Кроме представленных выше примеров метажидкость может использоваться в амортизаторах, которые получат способность рассеивать энергию удара и даже в водяных компьютерах, играя роль логики. Наконец, даже свойства придуманной метажидкости можно будет менять в широких пределах, меняя лишь размер шариков в ней, о чём учёные рассказали в работе, опубликованной в журнале Nature. Япония и Евросоюз углубят сотрудничество в сфере разработки передовых материалов
31.03.2024 [07:47],
Алексей Разин
Альтернативная энергетика, высокопроизводительные вычисления и электротранспорт — все эти сферы деятельности для сохранения своего прогресса нуждаются в новых материалах. Власти Евросоюза намерены найти взаимовыгодные точки соприкосновения с Японией в сфере материаловедения, и предлагают создать условия для сотрудничества в сфере профильных исследований между двумя регионами. 
Источник изображения: Unsplash, ThisisEngineering RAEng Об этом агентству Nikkei стало известно со слов Илианы Ивановой (Iliana Ivanova) — еврокомиссара по вопросам инноваций и исследований. Во многом эта инициатива направлена на повышение суверенитета Евросоюза и Японии с точки зрения доступа к источникам сырья, поскольку в той же отрасли электротранспорта регионы сильно зависят от Китая, поставляющего значительную часть редкоземельных элементов на мировой рынок. Последние, помимо прочего, используются при производстве литийионных тяговых батарей для электромобилей. По словам европейской чиновницы, Япония и ЕС по-прежнему лидируют по признаку количества инноваций в сфере материаловедения. В 2020 году в Европе было инвестировано в соответствующую сферу почти 20 млрд евро, японские инвестиции в эту сферу составили 14 млрд евро. Обе стороны могли бы наладить взаимовыгодное сотрудничество в данной области науки и обмениваться информацией. Инициатива пока получила временное обозначение «Диалог по передовым материалам» (Dialogue on Advanced Materials), она подразумевает взаимодействие научно-исследовательских институтов Европы и Японии. Сферы сотрудничества охватят энергетику, транспорт, строительство и электронику. Одним из перспективных направлений станет совместная разработка натриево-ионных аккумуляторов, которые не только дешевле в производстве традиционных литийионных, но и не содержат редкоземельных металлов, поставляемых из Китая. Снижение зависимости Европы и Японии от Китая по сырьевым направлениям является одной из главных целей предлагаемой инициативы. Ещё одно из направлений касается повышение эффективности работы солнечных панелей, поскольку Европа весьма заинтересована в переходе на возобновляемые источники энергии, а сейчас позиции китайских поставщиков сильны и в этой сфере. Япония и ЕС также готовы способствовать формированию отраслевых стандартов в области материаловедения. На китайской орбитальной станции сотни материалов протестировали открытым космосом
19.03.2024 [14:31],
Геннадий Детинич
В конце прошлой недели на китайской орбитальной станции завершён годичный эксперимент по тестированию в открытом космосе 407 образцов материалов. Эти испытания нужны для поиска устойчивых к условиям вакуума, космической радиации и перепадам температур широкого спектра материалов как конструктивных, так и технологических. Китай намерен быстро осваивать ближний и дальний космос, а делать это можно только с ясным представлением о подходящих материалах. 
Полная конфигурация китайской орбитальной станции, включая телескоп (рендер). Источник изображения: CMSA Специальный открытый контейнер с образцами был размещён за бортом китайской станции «Тяньгун» 8 марта 2023 года. 14 марта 2024 года роботизированный манипулятор захватил контейнер и переместил его в шлюз станции, откуда на следующий день тайконавты перенесли его в один из научных отсеков станции. В течение следующих недель образы будут извлечены, помечены и подготовлены для отправки на Землю учёным, чтобы те провели анализ материалов и сделали выводы. В мае заполненный новыми образцами контейнер снова будет помещён за борт станции для проверки следующей партии образцов. Новые образцы были доставлены на борт станции в январе на грузовом корабле «Тяньчжоу-7». Сообщается, что среди прочих материалов в суровые условия космоса будут отправлены материалы для пассивного радиационного охлаждения, различные сочетания материалов на основе полиамидных волокон, материалы из оптических волокон и материалы из оптических плёнок. Китай уверенно движется к созданию базы постоянного присутствия на Луне и намерен чётко представлять из чего её можно строить, а из чего нельзя. Российские учёные обнаружили перспективные химические соединения для аккумуляторов будущего
08.02.2024 [15:28],
Геннадий Детинич
Группа химиков нашла новый класс материалов, который поможет ускорить разработку мультивалентных металл-ионных аккумуляторов. В отличие от литий-ионных аккумуляторов, новые накопители энергии будут безопаснее в эксплуатации и значительно дешевле. Вместо дефицитного лития в них будут использоваться соединения магния, цинка и даже алюминия. 
Руководитель проекта Кабанов Артем. Источник изображения: Зарина Беркимбаева, СамГТУ. Проектом руководил Артём Кабанов, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Международного научно-исследовательского центра по теоретическому материаловедению (МНИЦТМ) СамГТУ. Помимо исследователей из Самарского государственного технического университета поиском занимались учёные из Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (Москва), Самарского государственного медицинского университета (Самара) и Фрайбергской горной академии (Германия). Работа опубликована в журнале Physical Chemistry Chemical Physics. Использование в качестве альтернативы литию магний-, цинк- или алюминий-ионных соединений серьёзно снизило бы удельную стоимости хранения энергии. Это подтолкнуло бы в развитии, как электротранспорт, так и область возобновляемой энергетики. Но пока разработка металл-ионных аккумуляторов сдерживается отсутствием ключевых элементов таких батарей — электродов и электролитов с высокой ионной проводимостью. Именно такие перспективные соединения искала группа Кабанова. Учёные из СамГТУ вместе с коллегами проанализировали свыше 1,5 тысячи химических соединений. Исследуемые материалы были пропущены через систему теоретических фильтров по принципу «от простого к сложному». «Для каждого соединения химики рассчитали характеристики свободного кристаллического пространства, энергию активации диффузии ионов, коэффициент диффузии и проводимость. В итоге они отобрали 16 соединений, которые могут быть эффективными ионными проводниками», — сказано в пресс-релизе СамГТУ. Среди отобранных соединений был выявлен новый класс кристаллических материалов, которые обладают особенно высокой катионной проводимостью. Эти вещества относятся к структурному классу La3CuSiS7, и их ионная проводимость в 10–100 раз выше аналогов. «Результаты нашей работы помогут ускорить разработку аккумуляторов нового поколения. С помощью теоретических методов мы смогли найти новые перспективные материалы. Наша следующая цель — синтезировать и экспериментально подтвердить характеристики найденных веществ, после чего можно будет собрать прототип аккумулятора», — говорят исследователи. Учёные превратили стекло в солнечную панель с помощью одного только лазера
27.01.2024 [19:09],
Геннадий Детинич
Учёные из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) вместе коллегами из Токийского технологического института обнаружили удивительное явление. Кратковременное воздействие фемтосекундным лазером на теллуритовое стекло превращало его в полупроводник, чувствительный к свету. Тем самым можно производить фоточувствительные стёкла без каких-либо дополнительных материалов и усилий, что учёные в шутку сравнили с алхимией. 
Источник изображения: EPFL «Это фантастика, мы на месте превращаем стекло в полупроводник с помощью света, — сказал один из авторов исследования Ив Беллуар (Yves Bellouard). — По сути, мы превращаем материалы во что-то другое, возможно, приближаясь к мечте алхимика». Учёных заинтересовало поведение атомов в теллуритовом стекле (TeO2) при воздействии на него сверхбыстрых импульсов высокоэнергетического лазерного излучения. Они обнаружили, что лазер в месте падения луча создаёт в толще стекла крошечные кристаллы полупроводниковых материалов теллура и оксида теллура. Это означает, что обработанные таким образом участки могут вырабатывать электричество под воздействием дневного света. «Интересный поворот в этой технологии заключается в том, что в процессе не требуется никаких дополнительных материалов. Всё, что вам нужно — это теллуритовое стекло и фемтосекундный лазер для создания активного фотопроводящего материала», — добавил учёный. В ходе эксперимента на полученный из Японии 1-см диск теллуритового стекла лазером был нанесён штриховой рисунок. Под воздействием света от ультрафиолетового и до видимого диапазона обработанный участок вырабатывал электрический ток, оставаясь месяцами стабильно работающим. Точно также на стекле можно создавать светочувствительные датчики и другие полупроводниковые схемы, используя для этого только источник лазерного света. Рисунок можно наносить на месте на уже установленное стекло, превращая его в умное с необходимой функциональностью. Правда, обычные оконные стёкла для этого не подходят. Но если технологию подхватят производители, то это может привести к революции в архитектуре. Перспективные полупроводники будут работать на угле, но не так, как вы сначала подумали
27.01.2024 [12:23],
Геннадий Детинич
Для наращивания производительности чипов приходится уменьшать размеры транзисторов и искать новые материалы для их изготовления. Одно без другого не работает. И будет выгодно вдвойне, если какой-либо новый материал для производства передовых полупроводников окажется недорогим, неисчерпаемым и хорошо известным учёным и производственникам. Как выяснили учёные из США, таким материалом может быть обычный уголь. 
Источник изображения: The Grainger College of Engineering at University of Illinois Urbana-Champaign Транзисторы прошли стадию дискретных элементов, интегрированных, планарных, с вертикальными затворами, с полностью окружёнными затворами и приближаются к наностраничным каналам, располагаемым горизонтально. На следующем этапе они станут двухэтажными, когда комплементарная пара будет сидеть друг у друга на голове. Примерно к 2035 году, вероятно, начнут появляться более-менее надёжные технологии массового производства транзисторов из двумерных материалов атомарной толщины. Однако появятся они только в том случае, если для них будет подготовлена база, включая спектр проводников, полупроводников и изоляторов. Уголь в данной триаде может играть роль изолятора, как выяснили исследователи из Национальной лаборатории энергетических технологий Министерства энергетики США (NETL). Почему уголь? Потому что его много. Реально много. Добыча, транспортировка, обработка и хранение угля отлажены как ничто другое. Сегодня практика сжигать уголь для получения энергии и тепла уходит в прошлое как пережиток эпохи расцвета индустриализации. Но разом отказаться от угледобывающей отрасли тоже нельзя, поскольку это будет серьёзным ударом по экономике, промышленности и социуму. Перевести этот ископаемый ресурс в статус высокотехнологического стало бы идеальным решением. Собственно для этого была поставлена соответствующая задача коллективу NETL. Отдельный нюанс в том, что для чипов на двумерных материалах — графене, дисульфиде молибдена и других — традиционные изоляторы из оксидов металлов подходят плохо. Оксиды металлов имеют объёмную и потому неровную поверхность, и если их стыковать с 2D-материалами, то на границе раздела получится такой сложный рельеф, что электронам это точно не понравится. Часть тока будет рассеиваться на границе перехода. Другое дело уголь. Его аморфная структура позволяет создать превосходный изолирующий слой, который почти идеально ляжет на зеркальную гладь 2D-материала. Предложенный учёными техпроцесс нанесения изолирующих плёнок из угля выглядит достаточно простым. Уголь измельчается в порошок, после чего с помощью жидкости превращается в суспензию. После осаждения происходит сушка и полировка. Выглядит несложно и доступно для массового производства. Собственно, последующие эксперименты с углём для замены изоляторов будут направлены преимущественно на разработку технологий для массового выпуска микросхем, о чём учёные рассказали в статье в журнале Communications Engineering. Вишенкой на торте в этой новости стала информация, что в проект с углём вложилась компания TSMC. Тайваньский чипмейкер надеется использовать эту технологию в будущих техпроцессах. Учёные нашли замену гелию для охлаждения вблизи абсолютного нуля — это обещает стать новым словом в науке и технике
24.01.2024 [20:51],
Геннадий Детинич
Для многих перспективных технологий и открытий необходимы переохлаждённые среды. Традиционно для этого используется жидкий гелий и его изотопы. Международная группа учёных во главе с китайскими исследователями нашла потенциальную замену гелию, который Китай вынужден импортировать на 94 %. Этой заменой может стать ещё неисследованная ранее разновидность сверхтекучего твёрдого тела на основе кобальта. 
ИИ-генерация «сверхтекучее твёрдое тело». Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews Сверхтекучие твёрдые тела (supersolid) ещё никто не пытался использовать в качестве рабочего тела криогенной установки. Учёные обнаружили, что изучаемый ими «квантовый магнитный» материал на основе кобальта оказался способным понижать температуры до уровня ниже 1 К. Но следует сделать оговорку, это стало возможным только после охлаждения экспериментальной системы до 4 К. Тем самым совсем от охлаждения гелием отказаться нельзя, но повысить эффективность рефрижераторов можно. Это тем более важно, что самыми сложными являются последние этапы при достижении областей вблизи абсолютного нуля. Изучением свойств сверхтекучих твёрдых тел для целей охлаждения занимались учёные из специализированной лаборатории Китайской академии наук, Школы физики Бэйханского университета и Центра нейтронных наук Института Лауэ-Ланжевена во Франции. «Это исследование показывает, что теоретически мы можем достигать чрезвычайно низких температур, не полагаясь на гелий», — говорят авторы работы, которая недавно была опубликована в ведущем научном журнале Nature. Китай оказался зависим не только от гелия и его изотопов. Под санкции также попали поставки в Китай таких криогенных установок, как рефрижераторы растворения. Понемногу в Китае учатся сами производить такие системы. Например, осенью прошлого о разработке собственной версии рефрижератора растворения заявила компания Origin Quantum, о которой мы недавно писали в связи с выделением в облачный доступ 72-кубитового квантового компьютера Wukong. Но для работы этой установки нужны изотопы гелий-3 и гелий-4, что снова возвращает к зависимости Китая от гелия. Поэтому можно не сомневаться, что если тема охлаждения с помощью сверхтекучих твёрдых тел будет иметь отчётливую перспективу, то она будет разработана по максимуму. |
© 1997—2026 Электронное периодическое издание "3ДНьюс" | Свидетельство о регистрации СМИ Эл ФС 77-22224
выдано Федеральной Службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия
При цитировании документа ссылка на сайт с указанием автора обязательна. Полное заимствование документа является
нарушением
российского и международного законодательства и возможно только с согласия редакции 3DNews.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
