Теги → нанотехнологии
Быстрый переход

Немецкие учёные придумали, как сделать 3D-печать с наноразмерной точностью доступной каждому

Сегодня мы не удивляемся компактным лазерным принтерам, хотя на заре зарождения технологии и долгие годы после появления на рынке лазерные принтеры удивляли размерами и весом. Похожая ситуация с лазерной 3D-печатью. Это высокоточные устройства аддитивного моделирования, но размеры устройств остаются сравнительно большими — с объёмный чемодан или около того. Новые немецкие технологии помогут уменьшить такие принтеры до размеров обувной коробки.

Источник изображения: Professor Rasmus Schröder, University of Heidelberg, Vincent Hahn, KIT

Слева изображение напечатанной 3D-структуры под электронным микроскопом, справа — под оптическим. Источник изображения: Professor Rasmus Schröder, University of Heidelberg, Vincent Hahn, KIT

Современная лазерная печать в составе 3D-принтера представляет собой сложную оптическую систему, которая в импульсном режиме с фемтосекундной длительностью вызывает химические процессы полимеризации материала в точке фокуса. Большие габариты и запредельная дороговизна таких принтеров не позволяют им стать продуктом для повсеместного использования. Можно ли это изменить? Вполне, заявили исследователи из немецкого профильного кластера 3D Matter Made to Order.

Учёные в журнале Nature Photonics опубликовали статью, в которой рассказали об инновационной конструкции головки лазерного принтера для 3D-печати с наноразмерной точностью. В обычном лазерном 3D-принтере полимеризация светочувствительной жидкости происходит тогда, когда два фотона одновременно возбуждают молекулу жидкости — это так называемое двухфотонное поглощение. Чтобы реакция двухфотонного (одновременного) поглощения произошла, лазерная система должна быть сложной, согласованной и поэтому громоздкой.

Немецкие учёные предложили разделить возбуждение молекул светочувствительной жидкости на два этапа и совершать их по очереди, что позволит радикально уменьшить лазерную головку и конструкцию 3D-принтера. В частности, исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) и Гейдельбергского университета предложили двухступенчатую абсорбцию, которая работает с недорогими и маленькими синими лазерными диодами.

Первый фотон переводит молекулу в промежуточное состояние. На втором этапе второй фотон переводит молекулу из промежуточного состояния в нужное возбуждённое состояние и запускает химическую реакцию. Поглощение двух фотонов не обязательно должно происходить одновременно, что стало ключом к прорыву.

«Для этого процесса можно использовать компактные и маломощные лазерные диоды непрерывного действия, — сказал Винсент Ханн, первый автор исследования из Института прикладной физики KIT (APH). — Требуемая мощность лазера намного ниже мощности обычных лазерных указок».

Впрочем, не всё так просто. Прорыв был бы невозможен без разработки нового состава фоточувствительной жидкости. Новый состав жидкости разрабатывался несколько лет совместно с химиками, пока нужный результат не был получен.

«На мой взгляд, в ближайшие годы реально создать устройство размером с коробку из-под обуви. Это будет даже меньше, чем лазерный принтер на моем рабочем столе в KIT, — заявил другой автор работы профессор Мартин Вегенер. — Таким образом, лазерные 3D-нанопринтеры могут стать доступными для многих групп населения. Эксперты уже говорят о демократизации технологии лазерной 3D-печати».

Учёные разобрались, как формируются тепловые каналы в наноструктурах — это поможет эффективнее охлаждать электронику

Группа физиков из Колорадского университета в Боулдере разгадала тайну необычного распространения тепловых потоков внутри материалов на наноструктурах. Потоки тепла меняли направление в материалах в зависимости от плотности расположения наноструктур. Проявлялся эффект формирования теплового канала, что не могла объяснить общепринятая теория. Разгадать загадку помогла компьютерная модель, что может открыть путь к эффективному охлаждению электроники.

Два наностержня нагревают лазером. Источник изображения: Steven Burrows/JILA

Два наностержня нагревают лазером. Источник изображения: Steven Burrows/JILA

В экспериментах с нагревом металлических наностержней диаметром во много раз меньше диаметра человеческого волоса выяснилось, что поведение тепловых потоков полностью соответствует классической термодинамике лишь до того момента, пока наностержни на кремниевой подложке находятся относительно далеко друг от друга. Если наностержни сблизить — расположить плотнее, то с определённого момента тепловой поток неожиданно ускоряется и наноструктуры охлаждаются заметно быстрее. Это явление может помочь в ускорении теплообмена при охлаждении электроники, а детальное моделирование позволило понять, что на самом деле происходит.

На основе наблюдений физики создали сверхподробную компьютерную модель из миллионов атомов. Расчёты термодинамических процессов на модели показали, что по мере сближения наностержней, которые нагревались, электромагнитное взаимодействие между ними — перенос тепла — демонстрировали волновые явления. В частности, потоки энергии сталкивались и отражались с последующим рассеянием. При этом были выявлены моменты, когда начинался направленный перенос тепла по чётко выраженным направлениям (вниз и в стороны). Чётко понимая зависимость формирования теплового канала от геометрии наноструктур, можно ещё на этапе проектирования заложить лучшую теплоотдачу электронных цепей.

Нанотехнологии помогли Samsung создать уникальный конденсатор для миниатюрной электроники

Несмотря на стремительную миниатюризацию полупроводников, далеко не всю электронику можно создать в виде одного чипа. На монтажной плате всё ещё присутствует масса компонентов, например, отвечающих за цепи питания. Чтобы выпустить миниатюрное устройство разработчики также создают дискретные компоненты всё меньших размеров. Особенно в этом преуспела компания Samsung Electro-Mechanics, которая представила MLCC-конденсатор с уникальными свойствами.

Источник изображения: Samsung

Источник изображения: Samsung Electro-Mechanics

Конденсаторы MLCC или, по-русски, многослойные керамические конденсаторы играют важную роль в схемах стабилизации токов в цепях питания. Они используются в обвязке чипов и занимают на плате и в устройстве определённый объём пространства. Поэтому размеры конденсаторов по отношению к их рабочим характеристикам играют важную роль. Тем более что в составе смартфона может быть до 1000 таких компонентов.

Источник изображения: Samsung Electro-Mechanics

Источник изображения: Samsung Electro-Mechanics

До сих пор в типоразмере элемента 0402 (длина 0,4 мм, ширина 0,2 мм) ёмкостью 1 мкФ максимальное рабочее напряжение составляло 4 В. Для использования в цепях питания смартфонов и в другой электронике этого недостаточно, чтобы обеспечить надёжную и долговременную работу устройств. Производители были вынуждены использовать более объёмные компоненты большего типоразмера.

Сегодня в Samsung Electro-Mechanics сообщили, что они смогли создать технологию и оборудование для выпуска многослойных керамических конденсаторов типоразмера 0402 ёмкостью 1 мкФ и рабочим напряжением 6,3 В. Эти элементы будут прекрасно работать в цепях стабилизации тока и не только. Миниатюризация сделала ещё один шаг вперёд.

Источник изображения: Samsung Electro-Mechanics

Источник изображения: Samsung Electro-Mechanics

Отметим, чтобы создать и наладить производство таких конденсаторов в Samsung разработали технологию создания сверхтончайших диэлектрических плёнок, что можно считать отличным примером применения нанотехнологий на практике.

Австралийские учёные улучшили солнечные панели из перовскита с помощью сожжённых человеческих волос

Австралийцы продолжают эксперименты с углеродным материалом на основе человеческих волос. Волосы богаты азотом и углеродом. После их сжигания остаются каркасные структуры с интересными свойствами, которые находят применение в электронике. Год назад на основе волос в Австралии создали OLED-панели, а сегодня с помощью волос учёные предлагают улучшить работу солнечных ячеек.

Источник изображения: Queensland University of Technology

Источник изображения: Queensland University of Technology

Полезной утилизацией волос из местных парикмахерских занимаются исследователи из Квинслендского технологического университета. Волосы сжигаются при температуре около 240 °C. Такая термическая обработка превращает их в источник углерода и азота. Из углерода формируются углеродные наноточки размерами менее 10 нм, которые при определённой технологии равномерно распределяются по подложке.

Использованием подобной технологии для изготовления солнечных панелей заинтересовались коллеги исследователей, открывших светоизлучающий эффект наноостровков из сожжённых волос. В частности, было решено проверить воздействие углеродных наноструктур на солнечные ячейки из перовскита.

Перовскит обещает намного лучший КПД солнечных панелей, но этот материал восприимчив к среде — температуре и влажности, что затрудняет его коммерциализацию. Опыты с наноточками из сожжённых волос показали, что на поверхности перовскитных фотоэлементов они выполняют защитную функцию и ещё сильнее повышают эффективность панелей. Двойной выигрыш!

Статья об исследовании опубликована в журнале Journal of Materials Chemistry A. По мнению учёных, сделанное открытие может приблизить появление надёжных и устойчивых к работе на открытом воздухе перовскитных солнечных панелей.

Разработана бумага с электронным управлением жёсткостью

Исследователи из Германии с помощью нанотехнологий создали удивительную бумагу. При всех внешних признаках обычного бумажного листа «нанобумага» простым щелчком электрического тумблера из жёсткой становится мягкой, как тряпочка и восстанавливает жёсткость поле отключения питания. Сверх того, жёсткостью можно управлять, меняя уровень напряжения. Подобное свойство, например, может помочь в создании материалов, автоматически гасящих удары.

Нанобумага похожа на лист простой бумаги. Источник изображения: VadimVasenin/Depositphotos

Нанобумага похожа на лист простой бумаги. Источник изображения: VadimVasenin/Depositphotos

В качестве отправной точки для исследований учёные из Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце и Университета Фрайбурга взяли такое вещество из стенок клеток древесины, как нанофибриллы целлюлозы. Его, к примеру, можно получать из отходов древесины. Частички этого материала намного меньше обычных волокон целлюлозы, потому из них можно изготавливать даже прозрачную, и намного более прочную «бумагу».

В ходе экспериментов выяснилось, что при подаче на такую «нанобумагу» электрического тока она нагревается и происходит разрушение связей волокон нанофибрилл целлюлозы друг с другом. Это ведёт к тому, что материал полностью или частично теряет жёсткость — обмякает. Снятие напряжения восстанавливает связи в местах пересечения нановолокон и возвращает материалу первоначальную жёсткость.

Иллюстрация из статьи в издании Nature. Источник изображения: Nature

Иллюстрация из статьи в издании Nature. Источник изображения: Nature

Интересно, что учёные на этом не остановились и собираются улучшить материал до таких свойств, чтобы он мог самостоятельно накапливать заряд и использовать его при необходимости. Подобное свойство поможет задавать материалу определённый порог срабатывания для поглощения энергии нагрузки. Вместо разного рода автоматики, что можно сделать уже сегодня, материал с запасом энергии на борту может более простыми средствами и очень избирательно гасить удары и повышенную нагрузку, например, при аварии автомобилей.

Российские физики с зарубежными коллегами открыли перспективный материал для фотоники будущего

Кремниевая фотоника давно на слуху и широко используется в оптических линиях связи. Но как шагнуть дальше — преодолеть дифракционный предел и создать ещё меньшие по размерам оптические элементы? Оказалось, что в этом могут помочь известные ещё скандинавским викингам природные материалы, преломляющие свет из-за своей слоистой структуры и гигантской анизотропии. Эти свойства очень кстати для работающей на фотонах электроники.

Исландский шпат. Источник изображения: Каталог минералов

Исландский шпат. Источник изображения: Каталог минералов

Открыть для посткремниевой фотоники мир давно и хорошо известных анизотропных материалов смогли сотрудники Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с зарубежными коллегами из Испании, Великобритании, Швеции и Сингапура, включая первооткрывателя двумерных материалов и нобелевского лауреата Константина Новосёлова. Они впервые измерили гигантскую оптическую анизотропию в слоистых кристаллах дисульфида молибдена и подтвердили опыты теоретическими выкладками.

До последнего времени рекордным значением двулучепреломления (0,8) обладали слоистые кристаллы перовскита BaTiS3 и гексагональный нитрид бора h-BN. Однако для создания более компактной оптики необходимы были материалы с оптической анизотропией, превышающей 1, что позволило бы преодолеть дифракционный предел. Очень перспективными в этом отношении представлялись дихалькогениды переходных металлов и, в частности, дисульфид молибдена.

Перед учёными встала задача измерить количественно оптическую анизотропию дисульфида молибдена и подтвердить её теоретическими расчётами. В ходе серии сложных экспериментов удалось однозначно определить двулучепреломление материала, которое в ближнем инфракрасном диапазоне составило 1,5, а в видимом достигает 3. Эти величины в несколько раз превышают значения предыдущих рекордсменов и позволяют сказать, что эру посткремниевой фотоники можно смело открывать.

Схема строения дисульфида молибдена. Источник изображения: Nature Communications

Схема строения дисульфида молибдена. Источник изображения: Nature Communications

Как сказал профессор Валентин Волков, который в сентябре 2019 года переехал из Университета Южной Дании в МФТИ, где возглавил Центр фотоники и двумерных материалов: «Неожиданно для нас оказалось, что природные анизотропные материалы позволяют создавать компактные волноводы буквально на грани дифракционного предела. Это дает нам возможность конкурировать с кремниевой фотоникой, и теперь мы смело можем не только говорить о посткремниевой фотонике, но и реализовывать ее на практике».

Добавим, статью в Nature Communications по исследованию можно увидеть по этой ссылке, а чуть больше подробностей на русском языке можно прочесть на сайте МФТИ.

Учёные случайно нашли способ производства кремниевых кубитов на атомарном уровне

Благодаря гранту Министерства энергетики США группа учёных из Техасского университета в Далласе разработала метод более точного создания кремниевых кубитов, что в перспективе может привести к массовому производству квантовых процессоров на основе полупроводникового производства. Исследование находится на ранней стадии изучения, но рассматривается как перспективное.

Справа показана пластина со слоем атомов водорода, а справа — с извлечёнными из слоя атомами водорода. Источник изображения: University of Texas at Dallas

Слева показана пластина со слоем атомов водорода, а справа — с извлечёнными из слоя атомами водорода. Источник изображения: University of Texas at Dallas

Производство чипов с использованием кремниевых пластин настолько хорошо изучено и отлажено, что создание квантовых процессоров на кремниевых кубитах представляется хорошо продуманным решением для первого шага в направлении квантовых компьютеров. В частности, кремниевыми кубитами в числе прочих исследований занимается компания Intel.

Учёные из Техасского университета в Далласе взяли за основу один из вариантов создания кремниевых кубитов на основе кремниевых пластин с атомарно тонким слоем осаждённого водорода — это так называемая пассивация, когда одним веществом (в данном случае — водородом) покрывают всю поверхность пластины. На такой пластине кубиты можно сформировать с помощью зонда сканирующего туннельного микроскопа (СТМ). Атом водорода выхватывается и затем с помощью осаждения из газовой среды на его место осаждается фосфин — в соединении с кремнием в этом месте формируется кубит.

Зонд СТМ может работать в двух режимах: в режиме визуализации, тогда он показывает изображение с атомарным разрешением и в режиме манипулятора, когда кончик зонда удаляет или перемещает атомы вещества с такой же точностью. По понятным причинам в первом случае используются более слабые токи и напряжения, чем во втором.

До сих пор точность использования зонда СТМ для манипуляции атомами была недостаточно высокой. Оператор мог легко ошибиться и выхватить зондом атом водорода не там, где это нужно. Исследователи из Техасского университета случайно выяснили, что зонд микроскопа может манипулировать атомами водорода даже в режиме визуализации и это происходит с потрясающей точностью.

«Мы поняли, что действительно можем использовать этот метод для контролируемого удаления атомов водорода, — сказал руководитель исследования доктор Реза Мохеймани (Reza Moheimani). — Это стало неожиданностью. Это одна из тех вещей, которые случаются во время экспериментов, и вы пытаетесь объяснить это и воспользоваться этим».

Понятно, что для промышленного применения нужен совсем другой инструмент, чем лабораторный сканирующий туннельный микроскоп. Поэтому учёные собираются изучить вопрос создания устройства с множеством параллельно работающих зондов и ускорить процесс манипулирования атомами. Прибор со 100 зондами и со скоростью в 10 раз большей, чем работа СТМ даст 1000-кратный прирост производительности, и тогда можно будет говорить о коммерческом применении разработки.

Российские и американские учёные придумали, как превращать графен в алмазную плёнку нанометровой толщины

Алмазы в виде тончайших плёнок — фактически двумерный аналог алмаза — представляют практический интерес как источники одиночных фотонов в квантовых компьютерах или основы для полупроводников с широкой запрещённой зоной, что гарантирует высочайшую эффективность работы. Но тонкоплёночные алмазы толщиной в несколько атомарных слоёв практически невозможно создать традиционной методикой. Пришлось разрабатывать новую.

Источник изображения: НИТУ «МИСиС»

Источник изображения: НИТУ «МИСиС»

Как сообщает нам пресс-релиз НИТУ «МИСиС», российские учёные совместно с коллегами из США разработали методику, позволяющую превращать многослойный графен в тончайшую наноалмазную пленку.

Теоретически превращение многослойного графена в тончайшую наноалмазную пленку шесть лет назад обосновала группа учёных во главе с доктором  физико-математических наук НИТУ «МИСиС» Павлом Сорокиным и профессором Б.И. Якобсоном из США. В теории, слои графена, уложенные друг на друга, можно превратить в так называемый диаман, двумерный аналог алмаза, который будет оставаться стабильным при нормальном давлении и комнатной температуре.

В своей работе учёные обосновали укладку до 30 слоёв графена, но на практике больше двух слоёв сложить не удалось. Выяснилось, что формированию «двумерного» алмаза препятствует возникновение сильных механических напряжений в структуре многослойного графена при осаждении на его поверхность атомов водорода или фтора. И чем больше слоёв, тем сильнее подавляется нуклеация алмаза (образование зародышевых структур для перехода в новое состояние).

Предложенная группой учёных методика производства плёнок алмаза нанометровой толщины предусматривает облегчение процесса алмазообразования с помощью «небольшого и всего лишь локального давления» на структуру в процессе осаждения». Кроме того, требуется особым образом расположить слои графена. Но результат оправдал усилия. Предложенная технология оказалась достижима в лабораторных условиях и может быть доработана до коммерческого использования на предприятиях, а это означает появление сверхпрочных покрытий и совершенно новой электроники. Хорошее и перспективное открытие. Побольше бы таких.

Учёные создали холодильник для транзистора

Термоэлектрические элементы и, шире, эффект Пельтье известны не просто давно, а очень давно. Подобные элементы позволяют либо генерировать электрический ток за счёт разности температур у пары сопряжённых полупроводниковых пластин, либо охлаждать одну из пластин после подачи на пару электрического тока. В свежем исследовании учёные задались вопросом, насколько маленьким можно сделать такой «холодильник», и может ли миниатюризация помочь с охлаждением микросхем.

В нижнем правом углу на изображении можно увидеть «зелёную» капельку росы, подтвержающей эффект охлаждения участка схемы (ACS Nano)

В нижнем правом углу на изображении можно увидеть «зелёную» капельку росы, подтверждающей эффект охлаждения участка схемы (ACS Nano)

Группа учёных из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) разработала микроскопическое охлаждающее устройство, которое они описывают как «самый маленький холодильник в мире». Объём этого холодильника приближается к одному кубическому микрометру. Утверждается, что предыдущий рекорд по созданию подобного рода охладителей побит в «более чем десятки тысяч раз».

По словам учёных, хотя никакой практической цели проделанный опыт не несёт, предельная миниатюризация в области термоэлектрических элементов ведёт к пониманию фундаментальных законов и термоэлектрических явлений на атомном и близком к нему уровням. Впоследствии, вооружившись новыми знаниями, эффекту можно будет найти практическое применение с хорошей отдачей на более высоких уровнях. Например, создавая интегрированные охладители в составе микросхем или вырабатывая электроэнергию для питания носимой электроники или для других миниатюрных и автономных приборов.

Главная черта предложенного учёными миниатюрного термоэлектрического элемента заключается в том, что он практически безынерционный. При подаче питания на него участок между двумя полупроводниками охлаждается почти мгновенно — в миллионы раз быстрее, чем позволяют осуществить термоэлектрические элементы объёмом в один мм3.

В опыте учёные в качестве материала одного полупроводника использовали теллурид висмута (Bi2Te3), а вторым материалом был выбран теллурид сурьмы-висмута (Sb2–xBixTe3). Подробнее об эксперименте сообщается в журнале ACS Nano.

Американские исследователи совершили ещё один шаг к квантово-фотонным вычислениям

Одним секундным нажатием кнопки на лазерной указке мы отправляем в путь квинтильоны фотонов. Но для создания квантово-фотонных компьютеров необходимы условные транзисторы, способные излучать одиночный фотон, что на современном этапе развития науки и техники сделать крайне сложно. Американские учёные обнаружили путь к таким «транзисторам» и даже смогли разглядеть их в специально созданный «нанооптический» микроскоп.

Зонд нанооптического микроскопа с лазерной подсветкой позволяет рассмотреть объект размерами 10 нм (Nicholas Borys/Montana State University)

Зонд нанооптического микроскопа с лазерной подсветкой позволяет рассмотреть объект размерами 10 нм (Nicholas Borys/Montana State University)

Уже какое-то время известно, что однофотонные излучатели могут возникать на поверхности 2D-материалов — структур толщиной с один атом. Считалось, что такие однофотонные излучатели возникают в местах дефектов кристаллической структуры. Например, ранее подобные «очаги» по излучению одиночных фотонов были выявлены в дефектах кристаллической структуры алмазов. С 2D-материалами проблема была в том, что для обнаружения источника излучения одиночных фотонов обычные оптические микроскопы не подходят, поскольку не позволяют увидеть объект размерами менее 500 нм. Для изучения процесса требовалось что-то новое. И это новое предложили учёные из Колумбийского университета и Университета штата Монтана.

Исследователи создали «нанооптический» микроскоп с разрешением 10 нм. Новый прибор позволил установить, что однофотонные излучатели на поверхности 2D-материалов образуются не в местах дефектов, а в складках материала, которые возникают на участках напряжённости в материале. Напряжённость же можно создать искусственно с помощью пузырьков с газом или жидкостями, что открывает путь к контролируемому образованию однофотонных излучателей на поверхности 2D-материалов, что учёные успешно показали в эксперименте с диселенидом вольфрама (WSe2).

Между двумя 2D-материалами ― диселенидом вольфрама сверху и слоем нитрида бора снизу — были созданы карманы (пузырьки) с газом. На границах пузырьков образовались складки напряжённости 2D-материала в виде бублика. Всё это удалось рассмотреть в нанооптический микроскоп и зафиксировать одиночные излучения фотонов в этих областях. При этом важно отметить, что все явления происходили при комнатной температуре.

«Наши результаты означают, что полностью перестраиваемые при комнатной температуре однофотонные излучатели теперь в наших руках, что прокладывает путь к управляемым и практическим квантовым фотонным устройствам», ― замечает один из авторов исследования Джеймс Шак. «Эти устройства могут стать основой для квантовых технологий, которые глубоко изменят вычислительные, сенсорные и информационные технологии, какими мы их знаем».

Почти стимпанк: американцы придумали наностековую память с механическими переключателями

Исследователи из США предложили ячейку памяти, которая записывает данные за счёт механического смещения металлических слоёв толщиной в три атома. Такая ячейка памяти обещает высочайшую плотность записи и требует минимум энергии на её осуществление.

Изображение: Ella Maru Studios

Изображение: Ella Maru Studios

О разработке сообщила сводная группа учёных из лаборатории SLAC Стэнфордского университета, Калифорнийского университета в Беркли и Техасского университета A&M. Данные опубликованы в журнале Nature Physics.

Учёные провели серию экспериментов со стеками из 2D-металла под названием дителлурид вольфрама. Толщина каждого слоя 2D-металла в стопке составляла три атома, что обещает появление очень плотной записи по сравнению с ячейками памяти из кремния. Эксперименты выявили, что небольшая порция приложенной к стеку энергии вызывает скольжение (смещение) каждого нечётного слоя в стопке слоёв. Это происходит так быстро, что открытие может привести к созданию чрезвычайно производительной компьютерной памяти, информацию в которой можно хранить без поддержки питания (энергонезависимо).

Запись информации (нуля или единицы) происходит в процессе смещения слоя металла в стопке. Сдвиг слоя вызывает изменения в движении электронов в верхних и нижних слоях 2D-металлов по отношению к смещённому слою. Чтобы считать эту информацию, учёные предлагают задействовать квантовый эффект под названием кривизна Берри. Это рождённый внутри материала магнитный поток, который возникает при движении заряжённых частиц внутри кристаллической решётки.

Цветной вихрь символизирует измененния в движении электронов в слоях 2D-металла после смещения среднего слоя (Ella Maru Studios)

Цветной вихрь символизирует изменения в движении электронов в слоях 2D-металла после смещения среднего слоя (Ella Maru Studios)

Судя по описанию эксперимента, память на сдвигаемых слоях в стеках 2D-металлов ― это очень и очень отдалённая перспектива. Но перспектива очень заманчивая, которая обещает 100-кратно ускорить запись данных для долговременного хранения. На этом пути предстоит сделать множество опытов и подобрать лучшее сочетание материалов.

Смартфон Nubia Play получит корпус из «наностекла» и металла

Официальный анонс смартфона Nubia Play должен состояться завтра, но мы уже знаем многие технические характеристики этой новинки благодаря главе бренда Ни Фею (Ni Fei). Сегодня сетевые источники сообщают о «засветившемся» рекламном постере устройства, который рассказывает некоторые детали о его дизайне. Смартфон получит корпус из «наностекла», окруженного металлической рамой для надёжности.

Постер поясняет, что корпус Nubia Play выполнен из стекла, прошедшего специальную нанообработку, которая изменила его свойства, сделала прочнее, а также более пластичным по сравнению с обычными стеклянными панелями.

Кроме того, сообщается, что тыльная часть аппарата получила янтарную окраску, которая изменяет цвет под разными углами падения света. Стеклянная крышка устройства будет окружена металлической рамкой, которая не только сделает его прочнее, но и добавит премиальности в его внешний вид.

Дебют Nubia Play состоится 21 апреля. Устройство позиционируется в верхней части среднего ценового сегмента. Новинка работает на базе процессора Qualcomm Snapdragon 765G, использует батарею ёмкостью 5100 мА·ч и сможет предложить экран с частотой обновления 144 Гц.

Китайские учёные для охлаждения процессоров предлагают научить их потеть

Фраза «над этой задачей вашему процессору придётся попотеть» может потерять иносказательное выражение и оказаться буквальной в своём высказывании. Представляется шуткой? Отнюдь. Современные знания о нанопористых материалах позволяют создавать пассивные радиаторы с эффективным отводом тепла при испарении воды.

Согласно идее ученых из Шанхайского университета Джао Тонг в Китае, если млекопитающие научились эффективно охлаждать себя в процессе испарения воды кожным покровом, то почему бы не охлаждать испарением электронику? В серии экспериментов с нанопористыми материалами покрытия выяснилось, что предложенный метод отлично проявил себя в небольших формфакторах, где оказался эффективнее активных систем охлаждения с вентиляторами.

За основу материала для «потеющего» покрытия учёные взяли так называемую металл-органическую каркасную структуру (MOF). Это решётчатая структура с порами от нескольких нанометров. Опытный материал на основе хрома получил название MIL-101. В ходе проверки концепции материал MIL-101 нанесли тончайшим слоем на металлическую подложку. Этот пористый слой толщиной всего 1 мкм за 25 минут охладил подложку на 8,6 °C при нагреве мощностью 1,5 Вт.

Важно отметить, что «потеющий» радиатор не требует для своей работы резервуара с запасом воды. Всю необходимую для работы влагу он вбирает в себя из окружающего воздуха во время простоя (при отсутствии нагрева и испарения). И чем больше пор или чем толще покрытие (до разумных пределов), тем интенсивнее происходит испарение и отвод тепла.

Современные системы пассивного отвода тепла от электроники часто используют рассеивание на эффекте фазового перехода состояния вещества. Вещества на основе или подобные воску при нагреве плавятся и поглощают энергию. По сравнению с этой технологией, часто использующейся в аэрокосмической технике, предложенный метод испарения влаги пористым покрытием действует в 10 раз эффективнее.

Другой важной областью применения «потеющих» материалов представляется мягкая или гибкая робототехника. Вместо громоздких систем отвода тепла с помощью вентиляторов, которые в ряде случаев просто невозможно будет установить, потеющая поверхность корпуса станет простым ответом на вопрос, как охладить робота.

Российская нанопроволока поможет в создании гибкой электроники

Новая технология, разработанная российскими исследователями, позволит создавать уникальные прозрачные электроды для гибкой электроники и солнечной энергетики.

ТПУ

ТПУ

В работе приняли участие специалисты Национального исследовательского Томского политехнического университета (ТПУ), а также их коллеги из Китая и Германии. Результаты исследования, как отмечает «РИА Новости», обнародованы в журнале Nanomaterials.

Специалистам удалось создать новый вид нанопроволоки. Она может стать основой гибких электродов с решётчатой структурой: такие изделия способны пропускать более 95 % света.

Кроме того, технология обеспечивает более высокую проводимость по сравнению с другими электродами из серебряных нанопроволок. А это поможет улучшить характеристики конечных продуктов.

Фото участников исследования

Фото участников исследования

Отношение диаметра к длине у новой нанопроволоки составляет 1:3100: это более чем в полтора раза превосходит соответствующий показатель лучших аналогов.

Предполагается, что предложенная технология будет востребована в области оптоэлектроники. Решение позволит улучшить характеристики солнечных батарей и различных дисплеев. Кроме того, нанопроволока нового типа поможет в создании гибких электронных устройств. 

Российская разработка упростит внедрение космических нанотехнологий

Государственная корпорация Ростех сообщает о том, что в нашей стране разработан передовой программный комплекс, который поможет в развитии нанотехнологий для космической сферы.

Экспериментальное решение создано специалистами НИИ программных средств холдинга «Росэлектроника» (входит в Ростех). Программная платформа осуществляет численное моделирование воздействия на наноструктуры внешних факторов и прогнозирует изменение характеристик материалов в зависимости от тепловых и механических нагрузок.

Предполагается, что система поможет в подборе оптимальных наноматериалов для различных элементов космической техники. Это может быть, скажем, тепловая защита спутников. Кроме того, комплекс пригодится при проектировании новых гибридных наноструктур и устройств на их основе.

Система выполняет инженерно-физические расчёты без ограничения по количеству задач, моделей и сложности. Создатели реализовали новый подход к пространственной 3D-визуализации атомных структур, который включает современные средства анализа микроскопических свойств материалов с учётом возможных дефектов.

В целом, как отмечает Ростех, практическое внедрение программного комплекса поможет повысить надёжность и эффективность космической техники. «Использование наноматериалов позволяет улучшить технические характеристики летательных аппаратов, в том числе увеличивает срок их эксплуатации и снижает энергозатраты», — говорится в публикации. 

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Segway будет производить роботов-курьеров для сервиса доставки Coco — они похожи на «Яндекс.Роверы» 29 мин.
AnTuTu опубликовала ноябрьский рейтинг производительности смартфонов — рынок замер в ожидании Snapdragon 8 Gen 1 40 мин.
Intel попытается договориться с TSMC о производстве 3-нм чипов, пока все мощности не заняла Apple 2 ч.
Новая политика Китая угрожает третьему по величине контрактному производителю чипов в мире 2 ч.
MSI готовит игровые ноутбуки на процессоров Intel Alder Lake-P и новых видеокартах NVIDIA 2 ч.
NASA заключило контракты на строительство частных космических станций с Blue Origin, Northrop Grumman и Nanoracks 2 ч.
Tesla потребовала отмены пошлин на ввоз графита из Китая — он необходим для производства аккумуляторов 4 ч.
AMD и Intel подтвердили участие в январской выставке CES 2022 — ожидаются анонсы мобильных CPU и не только 5 ч.
Huawei готовит ноутбук с фирменным Arm-процессором Kirin 9006C и двумя ОС 5 ч.
Новая версия GeForce RTX 2060 не выйдет в эталонном исполнении 5 ч.