Новое гибридное устройство вырабатывает энергию одновременно из света и высокой температуры.

В недалеком будущем батарейное питание, используемое во многих электронных устройствах и гаджетах, станет столь же архаичным, как некоторые виды старинного холодного оружия. На смену устаревающим химических источникам энергии приходят совершенно новые технологии, такие как разработанное в стенах лаборатории компании Fujitsu устройство, которое вырабатывает электричество, используя энергию света и высокую температуру.

Демонстрация этой технологии состоялась на Международной конференции по электронным приборам IEEE 2010 (IEEE International Electron Devices Meeting 2010) в Сан-Франциско. Новая технология нашла свое воплощение в небольшом устройстве, которое закреплялось на руке человека и вырабатывало электричество из падающего света и тепла человеческого тела. Этогибридное устройство компании Fujitsu, состоит в том же классе энергетических устройств, как и пьезоэлектрические приборы, вырабатывающие небольшое количество электричества из энергии механических колебаний. Это означает, что такие генераторы пока еще не могут использоваться в качестве самостоятельных источников питания электроники, а вот с подзарядкой аккумуляторных батарей они справляются без препятствий.

Но основным применением таких гибридных генераторов компания Fujitsu видит в первую очередь использование в беспроводных датчиках и другой медицинской аппаратуре. Апервые коммерческие образцы на основе этой технологии появятся в 2015 году.

Источник

Разработана новая технология, позволяющая дешево выполнить полный анализ генома за считанные минуты.

Анализ ДНК и составление полного генома в настоящее время является весьма сложной, дорогостоящей процедурой, занимающей много времени. ДНК должна быть расколота на сегменты с помощью различных химикатов, затем создаются искусственные копии этих сегментов, которые и подвергаются дальнейшему анализу, при этом исходная ДНК полностью разрушается. Ученые из Имперского Колледжа в Лондоне объявили о разработке опытного образца полупроводникового устройства, реализующего технологию быстрого составления генома, при этом стоимость этой процедуры составляет всего несколько долларов. Для сравнения, первое составление полного генома доктором ДжеймсомУотсоном (Dr. James Watson), выполненное в 2007 году, обошлось в один миллион долларов и заняло два года времени.

В основе нового устройства лежит кремниевый чип с нанопорами, диаметром 50 нанометров, пронизывающими этот чип насквозь. Цепочки ДНК проходят сквозь эти поры на высокой скорости, а специальная электрическая схема в это же время производит считывание генной информации. Считывание информации производится в 2-х нанометровом промежутке между двумя платиновыми электродами, на которые подается сложный электрический сигнал. Каждая генная пара, составляющая цепочку ДНК, по-своему реагирует на этот электрический сигнал, внося изменения в ток, текущий между электродами. Полученные данные преобразуются в цифровую форму и передаются в компьютер, который составляет полную генную карту.

Согласно имеющейся информации изготовленные чипы достаточно надежны, их работоспособность и точность сохраняется при многократном использовании и после проведения процесса очистки. Но, по заявлению ученых, продолжающих работать над совершенствованием этой технологии, первые коммерческие устройства могут появиться еще неранее чем десять лет. Результаты экспериментов и более подробная информация по данной технологии были опубликованы в журнале Nano Letters.

Источник

Электронный нос, сделанный по подобию носа собак, может выявить различные онкологические заболевания.

Еще в 2008 году группа ученых, возглавляема доктором Гиорги Хорвэтом (Gyorgy Horvath), обнаружили в своих исследованиях, что специально дрессированные и обученные собаки могут буквально"вынюхать"некоторые виды раковых заболеваний. После продолжительной натаски собак на рак, некоторые из них смогли по запаху различить даже разновидности одного и того же заболевания, отличающиеся незначительно друг от друга. В настоящее же время, Хорвэт, совместно с профессором Томасом Линблэдом (Thomas Linblad) из Королевского технологического института (KTH Royal Institute of Technology) и Хосе Чило (Jose Chilo) из университета Евле (Gevle University), разработали электронную копию собачьего носа, который так же может справитьсяс задачей обнаружения онкологических заболеваний.

Несмотря на столь успешные исследования с участием живых собак, их нельзя было использовать в клинической практике из-за того, что на точность определения заболевания животным влияет множество факторов, начиная от настроения собаки и заканчивая наличием посторонних запахов в помещении. Взяв за основу электронный"нос",разработанный ранее специалистами института KTH, исследователи добавили к нему несколько новых компонентов и устройств, которые существенно расширили диапазон этого химического датчика и увеличили его чувствительность.

"С помощью электронного"носа"нам удалось четко различить различные виды рака"-рассказывает доктор Хорвэт. -"Это техническое решение позволяет обнаружить наличие ракового заболевания на самой его ранней стадии, когда еще возможно безоперационное лечение, что позволит спасти сотни жизней в год только в одной Швеции".

Детальные результаты этих исследований и описание разработанной технологии были опубликованы в недавнем выпуске журнала Future Oncology.

Источник

Печать сверхтонких схем на банкноты обеспечивает электронную защиту бумажным деньгам.

Американское министерство финансов, выпуская в свет новую стодолларовую купюру, снабдило ее массой высокотехнологичных защит, которые должны были обеспечить невозможность подделки этих купюр. Но, этим они сами себе создали дополнительные проблемы, ибо американский монетный двор не смог обеспечить качественную печать новыхкупюр из-за чего пришлось заморозить около 110 миллиардов долларов в новых банкнотах. Команда немецких и японских ученых разработали технологию, которая может заменить печать сложных голографических полос безопасности, водяные знаки, изменяющие цвет чернила и другие меры, принимаемые для обеспечения безопасности купюр. Всеэто, по их мнению, можно заменить всего лишь печатью крошечной электронной схемы непосредственно на самой банкноте.

Проверяя разработанную технологию на долларах США, швейцарских франках, японской иене и евро, исследователи напечатали крошечные электронные схемы, нанося на поверхность банкноты слои из окиси алюминия, золота и органических материалов. Эти слои формировали схему, состоящую из тонкопленочных транзисторов (Thin-Film Transistors, TFT), которой для работы было достаточно три вольта напряжения, получаемого от беспроводного источника питания. Схемы, напечатанные на банкноты, в среднем содержали по 100 транзисторов и были способны решать несложные вычислительные задачи.

Конечно, эта технология еще не является готовой системой электронной защиты бумажных денег. Но ее разработка явно указывает на то, что нет никаких препятствий для того, что бы печатать новые банкноты, встраивая внутрь их крошечные, гибкие электронные схемы. А устройство, подобное считывателю RFID, обеспечивало бы эти схемы беспроводным питанием и"общалось"бы с электронными схемами, находящимися в поле действия считывателя, облегчая процесс отслеживания и проверки банкнот на подлинность.

Источник

Исследователи IBM достигли терабитных скоростей обмена информации в пределах одного чипа.

Исследователи корпорации IBM разработали новую технологию производства кристаллов полупроводниковых микросхем, которая объединяет электрические и оптические устройства на одной кремниевой подложке, позволяя частям чипа обмениваться информацией с помощью импульсов света. Согласно заявлению представителей IBM, новая технология CMOS Integrated Silicon Nanophotonics позволяет, по сравнению с обычными технологиями производства полупроводников, в десять раз увеличит плотность упаковки полупроводниковыхструктур. Это, в свою очередь, позволит разработать на основе этой технологии новые компьютерные процессоры, более быстрые и потребляющие меньшее количество энергии.

Разработка новой технологии была выполнена в рамках исследовательской программы IBM, названной Exascale computing program. Эта программа нацелена на разработку суперкомпьютера, который сможет выполнить более одного миллиона триллионов операций в секунду, т.е. Exaflop-уровня, приблизительно в тысячу раз более мощного, чем самый мощный существующий суперкомпьютер.

Электронные полупроводниковые структуры на основе кремниевых транзисторов сосуществуют на одном кристалле с кремниевыми нанофотонными устройствами. Один каналоптического приемопередатчика со всем оптическим и электрическим сопровождением занимает на кристалле площадь менее 0.5 квадратных миллиметров. Технология разработана таким образом, что для производства новых чипов может использоваться обычное технологическое оборудование для производства CMOS-полупроводников. При этом нетребуется установка дополнительного специализированного оборудования или перенастройки производственных линий.

Основой новой технологии является разработанный исследователями набор различных активных и пассивных нанофотонных устройств. Размеры этих устройств сокращены до минимально допустимых пределов, определяемых дифракционным пределом, до самого маленького размера, которого может достичь полупроводниковая оптика.

"Наша технология, CMOS Integrated Nanophotonics, станет основой для беспрецедентного увеличения мощности компьютерных процессоров, которые будут использовать малопотребляющиеоптические каналы передачи данных для обмена данными между памятью, вычислительными ядрами другими модулями в пределах одного чипа"-рассказывает доктор Юрий Власов, глава отдела кремниевой нанофотоники в исследовательском подразделении IBM Research. -"Следующим шагом развития этой технологии станет ее адаптация для предоставления возможности производства новых микросхем на производственных мощностях компанииIBM".

Источник

Корпорация Intel смотрит в сторону процессора с 1000 ядрами.

Опытный образец процессорного чипа, содержащего на сегодняшний день 48 процессорных ядер, в конечном счете может быть расширен до процессора с 1000 ядрами. Именно этоутверждает Тимоти Мэттсон (Timothy Mattson), исследователь корпорации Intel."В настоящее время, архитектура Single Chip Cloud Computer (SCC), использованная для создания 48-ядерного процессора, является произвольно масштабируемой архитектурой. Благодаряэтому на основе этой архитектуры без особых затруднений можно будет создавать процессоры, содержащие тысячу ядер"-рассказал он во время выступления на конференции Supercomputer 2010.

"Мы можем продолжать наращивать вычислительную мощность процессоров, просто добавляя процессорам необходимое количество новых ядер".Однако Мэттсон отметил, что после прохождения отметки в 1000 ядер, длина сети, соединяющей воедино все ядра на чипе, превысит оптимальный размер, что будет отрицательно сказываться на работе всего процессора в целом. Поэтому, считает Мэттсон, что будущее микропроцессоров заключается не только в одном наращивании количества процессорных ядер на одном кристалле, но и в разработке новой архитектуры, позволяющей этим ядрам работать без простоев и ограничений.

Дополнительную информацию об архитектуре Single Chip Cloud Computer (SCC) можно получить поэтому адресу.

Источник

Создан первый полностью оптический транзистор.

Исследователи из Института квантовой оптики Макса Планка (Max Planck Institute of Quantum Optics, MPQ), Германия, и Швейцарского федерального политехнического университета Лозанны (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL) изготовили микрорезонатор, который может колебаться на высоких частотах под воздействием света лазера. Используя один луч лазера дляуправления амплитудой и частотой колебаний резонатора можно управлять интенсивностью отраженного луча другого лазера. Таким образом, это устройство представляетсобой не что иное, как оптический транзистор. Такие оптические транзисторы могут найти применения в самых различных областях, таких как телекоммуникации, в первуюочередь.

Сердцем этого транзистора является микрорезонатор, тороид из кварца. Диаметр этой круглой микроструктуры во много раз меньше толщины человеческого волоса. Микрорезонатор укреплен на острие кремниевой пирамиды, которая является частью электрической схемы полупроводникового кристалла. Когда пучок концентрированного светового излучения падает на поверхность микрорезонатора фотоны, попадая в ловушку, оказывают давление на поверхность резонатора. Это давление заставляет резонатор колебаться с частотой, в десятки тысяч раз превышающей диапазон звуковых частот.

Когда на поверхность резонатора одновременно попадает свет от двух лазеров, более сильный луч выступает в роли элемента управления частотой и амплитудой колебаний резонатор. Благодаря эффекту, названному оптомеханически управляемой прозрачностью (OMIT, optomechanically-induced transparency), луч второго, более слабого лазера, отражается больше или меньше в зависимости от силы колебаний резонатора.

Помимо области телекоммуникаций, где такие оптические транзисторы могут служить для создания буферных элементов, способных хранить несколько секунд информацию прямо в оптическом виде, новые транзисторы, по мнению исследователей из MPQ и EPFL, найдут широкое применение в области квантовых вычислений.

Источник

Использование графеновых нанолент позволит достичь небывалых значений плотности хранения информации.

Исследователи из Германии, Швейцарии и Италии, проведя серию экспериментов установили, что изготовление нанолент из графена, покрытых нанопроводниками из специального состава, позволяет создавать ячейки памяти чрезвычайно малых размеров. Микросхемы памяти, изготовленные с использованием таких наноленточных, технологий будут иметь значение плотности хранения информации во много раз превышающее аналогичное значение у обычных кремниевых микросхем. Помимо этого, наноленточные ячейкипамяти быстрее в несколько раз, чем ячейки памяти, изготовленные на основе углеродных нанотрубок и графена.

Для получения ленты из графена ученые осаждали на поверхность графенового листа нанопроводники из оксида ванадия V2O5 после чего резали графен лучом ионов аргона. Используя такую методику удалось получить ленты из графена шириной всего 20 нм, при этом края ленты были намного прямее, чем это могло быть достигнуто с помощью самыхсовершенных литографических методов. Согласно заявлению Романо Сордэн (Roman Sordan) из Политехнического университета в Милане (Politecnico di Milano), одного из участника этих исследований, немного позже уже были созданы графеновые наноленты шириной 10 нм.

"Площадь новой ячейки памяти настолько мала, что позволит достичь очень высокого значения плотности записи"-рассказывает Сордэно в статье на странице портала nanotechweb.org. -"Таким образом мы ожидаем, что микросхемы на основе графеновых нанолент позволят закону Гордона Мура продержаться в действии еще достаточно долгое время".

Использование графеновых нанопленок, согласно Сордэно, не ограничится только устройствами хранения информации, их потенциал намного шире. Сейчас, когда на основенанолент успешно созданы ячейки памяти, ученые собираются на их основе создать цифровые логические элементы."Мы уже реализовали логические элементы на базе графена, но считаем, что эти элементы, изготовленные из графеновых нанолент, будут работать гораздо стабильнее, быстрее и потреблять еще меньше энергии"-говорит Сордэн.

Источник

Новая"трековая"память - в 100000 раз быстрее жестких дисков.

Швейцарские исследователи из Швейцарского федерального политехнического университета Лозанны (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL) разработали новый вид"трековой"памяти, которая по быстродействию превосходит самые лучшие образцы современных жестких дисков в 100000 раз. Эта память эффективна, долговечна, но самой лучшей новостью является то, что устройства на базе такой памяти могут появиться у вас в компьютере уже в 2015 году.

Новая"трековая"память имеет целый ряд преимуществ по сравнению с теми видами памяти, которые сейчас используются в компьютерах. Она быстрее, устройства на ее базе не будут содержать механических движущихся частей, что существенно скажется на долговечности устройств. В отличие от динамической памяти,"трековая"память будет хранить информацию при пониженном или отсутствующем напряжении питания, делая ее, таким образом, энергонезависимой и более энергосберегающей.

По части хранения информации новая память напоминает принцип хранения информации на старых магнитных лентах стандарта VHS, только в этом случае, в качестве магнитной ленты выступают миллиарды крошечных нанопроводников из железно-никелевого сплава, сформованные особым способом. Да и принцип перемещения информации рядом с записывающими и считывающими элементами реализован не механическим, а электрическим способом. За счет этого достигается скорость движения информации мимо считывающего устройства порядка 800 км/ч. Для наглядности приведу сравнение, если бы каждый бит был размером с автомобиль, то такой"автомобиль"двигался бы со скоростью, превышающей скорость света в шесть раз.

Сейчас швейцарские исследователи объединят свои усилия с учеными корпорации IBM из научной лаборатории центра Almaden Research Center, которые так же работали в области создания"трековой"памяти уже несколько лет и имеют в этом деле немалый опыт и собственные наработки. Совместными усилиями ученые будут создавать первые экспериментальные образцы новой памяти, а участие в этом деле корпорации IBM позволяет надеяться, что новая"трековая"память появится в компьютерах в ближайшие пять-семь лет.

Источник

Корпорация IBM начинает пятилетнюю программу по интенсивной разработке квантового компьютера.

Корпорация IBM"вдыхает"новую жизнь в исследовательское подразделение по квантовым вычислениям Исследовательского центра Томаса Дж. Уотсона (Thomas J. Watson Research Center). Научно-исследовательскиеработы этого подразделения, проводимые совместно с другими американскими и европейскими компаниями, научными организациями и университетами, должны привести к появлению и распространению мощнейших квантовых компьютеров в обозримом будущем.

Для пополнения рядов подразделения Исследовательского центра корпорация IBM взяла на работу многообещающих выпускников из Йельского университета и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. Эти бывшие студенты в прошлом принимали самое активное участие в многообещающих программах по изучению квантовых скачков и взаимодействий, реализованных с помощью обычных сверхпроводящих материалов.

Научные группы обоих университетов в своих исследованиях использовали рений и ниобий, нанесенные на поверхность полупроводникового материала и охлаждали полученные структуры до температуры, близкой к температуре абсолютного нуля. Созданные структуры, помещенные в такие условия, начинали действовать как элементы квантовыхэлектронных логических схем. Еще одним достоинством разработанных технологий является то, что для их производства применялись стандартные методы и технологии, используемые в производстве микроэлектроники. А это, в свою очередь, означает, что производство будущих квантовых процессоров и компьютеров будет относительно простым и недорогим.

Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, которые будут продолжать работу в данном направлении совместно с корпорацией IBM, планируют, что ужев следующем году им удастся минимум удвоить вычислительную мощность созданных ими квантовых компьютеров. А учитывая тот факт, что над решением задачи создания квантового компьютера будут работать сильные группы ученых, координируемые единым центром, можно ожидать, что первые квантовые компьютеры появятся уже на нашем с вами веку.

Источник

Вода и графен могут стать основой компьютеров будущего.

Графен является материалом, который в последнее время упоминается все чаще и чаще. Главным образом этому способствуют его уникальные свойства, благодаря которым он может быть использован в самых различных областях. К сожалению, в оригинальном виде графен, обладающий высокой электрической проводимостью, не может использоваться в качестве транзистора, основного ключевого элемента современной цифровой электроники. Несмотря на то, что уже были созданы образцы первых графеновых транзисторов, они, эти транзисторы, еще далеки от совершенства и технологичности, что делает в настоящее время невозможным их практическое применение. Но разные коллективыученых продолжают работать в этом направлении и изобретают различные варианты графеновых транзисторов.

Одним из таких ученых, работающих над созданием графенового транзистора, является доктор Нихил Караткар (Nikhil Karatkar), который для управления проводимостью графеновой пленки использовал обычную воду. В проведенных опытах он использовал графеновую пленку, размещенную меду двумя электродами из кремния и диоксида кремния. Молекулы воды, попавшие на поверхность графеновой пленки оказываю влияние на ее электропроводность, превращая ее в проводник с высоким электрическим сопротивлением. Это, в свою очередь, позволяет реализовать простейший электрический выключатель - транзистор.

Ученые уже ранее добивались подобного эффекта, воздействуя на графен другими веществами, но достижение такого результата с обычной водой является немалым прорывом. Вода - совершенно безвредное и недорогое вещество, ее состоянием достаточно легко управлять с помощью изменений давления и температуры. Стоит только немного увеличить давление - молекулы воды сконденсируются на поверхности графена, лишив его проводимости, увеличив температуру можно заставить молекулы воды испариться, восстановив проводимость пленки.

Но, приведенные выше примеры являются только лишь самыми примитивными способами управления, которые вряд ли смогут обеспечить более-менее приемлемую скорость включения и выключения графеновых транзисторов. Для обеспечения этого ученые собираются применить другие, более изощренные методы, на что и будут направлены их дальнейшие исследования. Вполне вероятно, что благодаря этому в недалеком будущем появятся компьютеры следующего поколения на основе воды и графена.

Источник

Самокалибрующиеся электромеханические устройства - основа для создания сверхточных датчиков прямо на электронном чипе.

Микроэлектромеханические системы и устройства (Micro Electromechanical Systems, MEMS) являются очень перспективным направлением, которое сможет преобразить некоторые области высоких технологий будущего. Но, MEMS имеют один существенный недостаток, в настоящее время являющийся основным тормозом применения этой технологии. Этим недостатком MEMS является их невысокая точность, вытекающая из того, что в настоящее время еще нет технологий, с помощью которых можно производить микроскопические объекты однойи той же формы, сохраняя при этом заданные размеры. Так же невысокой точности датчиков на основе MEMS способствует тот факт, что сейчас еще не найдены или не реализованы методы измерения микроскопических значений, таких как сила, расстояние, скорость, что влечет за собой отсутствие единых стандартов. Теперь же, благодаря работе группы исследователей из университета Пурду, эта ситуация может измениться. Ученым удалось разработать и изготовить первые образцы MEMS, которые обладают функцией самокалибровки. Такая уникальная функция позволит этим MEMS стать основой для создания широкого спектра различных сверточных датчиков, которые найдут применение в самых различных областях, от медицинских до военных разработок.

Погрешность и точность MEMS определяется их миниатюрными размерами и точностью технологий, с помощью которых они были изготовлены. В таких микроскопических масштабах, размеры MEMS обычно равны нескольким миллиардным частям метра, при производстве невозможно гарантировать, что все экземпляры MEMS имеют одинаковую форму и размеры. Таким образом, измерительные устройства, в качестве датчиков которых выступают различные MEMS, должны использовать функцию калибровки, с помощью чего будет производиться компенсация измеряемого значения в зависимости от особенностей каждого экземпляра MEMS. Но, как уже упоминалось ранее, в настоящее время еще нет стандартов иметодик, с помощью которых можно оказать на MEMS воздействие заданной величины и измерить получаемый результат.

Первым шагом технологии, называемой микроэлектро метрологией (electro micro metrology, EMM), стала методика, разработанная учеными университета Пурду, с помощью которой можно очень точно измерить значение силы, прикладываемой к MEMS, что в свою очередь, позволяет выполнять калибровку измерительного устройства. В состав EMM так же будут входить методики измерения электрических характеристик MEMS, времени хранения электрического заряда и другие механические и электрические свойства MEMS. При этом, такие измерительные и калибровочные устройства могут располагаться прямо на электронном чипе в непосредственной близости от MEMS для того, что бы постоянно выполнять калибровку датчика MEMS, характеристики которого могут изменяться в течение времени под влиянием факторов окружающей среды, среди которых такие факторы, как температура,давление, освещенность и другие.

Такой симбиоз MEMS и системы калибровки станет основой для создания дешевых датчиков прямо на кристалле чипа, которые будут обладать сверхвысокой точностью. Такие датчики станут основой для создания различного рода химических и биологических детекторов, мощных научных лабораторных инструментов, с помощью которых такие области как биотехнологии и нанотехнологии станут развиваться более быстрыми темпами.

Источник

Новая технология прямой печати транзисторов предрекает конец технологии CMOS.

В связи с широким и бурным развитием области нанотехнологий достаточно большое количество специалистов в области электроники предполагает, что существующую технологию метало-окисных полупроводников (complementary metal oxide semiconductor, CMOS) ожидает скорая"смерть".Конечно, у этого мнения есть и оппоненты, к примеру, доктор Ханс Сторк, который на состоявшемся недавно симпозиуме по нанотехнологиям (IEEE Nanotechnology Symposium) заявил о том,что технология CMOS еще длительное время останется основой электронной промышленности. С помощью современной технологии CMOS в массовом масштабе изготавливаются чипы по технологии 32 нм, начинают уже появляться чипы, изготовленные по технологии 22 нм и исследователи многих компаний стремятся к освоению технологии 16 нм. Но, так как возможности современной технологии, основанной на дорогостоящем и медленном процессе литографии, приближаются к барьеру, то для сохранения темпов дальнейшего развития электроники требуются новые технологии и новые материалы.

Одним из последних событий в этой области стала разработка учеными из Институте биоинженерии и нанотехнологий (Institute of Bioengineering and Nanotechnology, IBN) новой технологии производства дискретных полевых транзисторов, которая может стать более быстрой, более точной и более дешевой заменой процесса литографии. Новый процесс использует лучи, состоящие из потока электронов и ионов, с помощью которых на подложку, помещенных в среду со специально подобранным составом газов, наносятся элементы полупроводниковых структур. Согласно статье, опубликованной в журнале Nanowerk, один из разработчиков новой технологии, Соментаз Рой (Somenath Roy), утверждает, что пока, новая технология лучше всего подходит для быстрого создания прототипов и моделей будущих электронных приборов, чем методы, основанные на литографии.

"Наша одноступенчатая технология позволяет избавиться от длительного и трудоемкого процесса литографии, она увеличивает точность изготовления, что положительно влияет на процент выхода готовых изделий"-говорит Рой."Более высокий уровень точности и более высокая производительность нового метода делают его идеальным решением для быстрого изготовления прототипов наноэлектронных приборов будущего".

Хорошо, для изготовление прототипов этот метод лучше чем литография. А как обстоят дела с промышленным полномасштабным производством? Рой предполагает, что"дальнейшая оптимизация технологии может привести к возможности промышленного производства электронных схем наноуровня".

Источник

Использование наноантенны позволяет усилить свет лазера в тысячу раз.

Ученым из Университета Райс в Хьюстоне удалось получить эффект усиления в тысячу раз интенсивности лазерного света используя, так называемую,"наноантенну".Сердцем этого оптического усилителя являются два микроскопических конуса из золота, разделенные промежутком в одну стотысячную долю от толщины человеческого волоса. В точке межу этими золотыми конусами происходил"захват"фотонов света, пучок света фокусировался и усиливался. Ученый-физик Дуг Нэтелсон (Doug Natelson) считает, что эта технология может стать основой для создания новых типов оптических инструментов для использования в биохимических исследованиях, в промышленности, в системах шифрования данных и системах безопасности.

Фотоны лазерного света, проходящие сквозь промежуток, инициировали создание плазмонов, облаков из колеблющихся электронов, на поверхности золота, создавая в промежутке электрическое поле."Плазмонные области на поверхности металла в тонком промежутке могут быть очень большими, гораздо больше, чем области на поверхности металла, облученного обычным светом"-рассказывает Нэтелсон. -"Здесь мы столкнулись с одной трудностью, никакими ранее известными методами нельзя было измерить величину плазмонных областей и коэффициент усиления светового потока".

Для реализации необходимых измерений ученые подали на золотые конусы импульсы электрического тока определенной формы и частоты, эти импульсы заставили электроны"перескакивать"через промежуток. Сравнивая низкочастотные изменения тока через промежуток, зависящего от интенсивности падающего лазерного света, с эталонным опорным сигналом,ученым удалось косвенным методом измерить коэффициент усиления света лазера.

"Причина, по которой мы занимаемся подобными исследованиями кроется не только в области научных знаний"-рассказывает Нэтелсон. -"Имея оптические усилители с регулируемым коэффициентом усиления, можно реализовать много чего полезного и необходимого в областях нелинейной оптики и создании новых типов всевозможных датчиков".

Источник

Высокотемпературная электроника позволит передавать данные прямо из жерла вулкана.

"В настоящее время ученые не обладают способами точного контроля за ситуацией, происходящей внутри вулканов, все получаемые данные и измерения основываются на косвенных методах измерения, которые, в некоторых случаях, могут дать недостоверные и противоречивые результаты"-рассказывает Алтон Хорсфол (Alton Horsfall), ученый-физик из Ньюкаслского университета (Newcastle University) в Англии. -"И эта ситуация нас очень тревожит, если принять во внимание около 500 миллионов человек, проживающих в непосредственной близости от разных вулканов".Поэтому сейчас ведется разработка новых датчиков, изготовленных на базе сверхогнеупорной электроники, которые могут быть сброшены прямо в жерло вулканов. На основе данных, передаваемых этими датчиками, можно будет сделать прогноз надвигающегося извержения задолго до его начала.

Обычная электроника, изготовленная из кремния и германия, может работать в условиях высокой температуры, не превышающей 350 градусов по шкале Цельсия. Новый вид высокотемпературной электроники, изготовленной на основе карбида кремния, теоретически может оставаться работоспособным при температуре 900 градусов Цельсия. Сейчас ученые работают над тем, что бы на основе карбидной электроники изготовить малогабаритные устройства, размером с мобильный телефон, которые смогут измерить малейшие изменения концентрации основных вулканических газов (углекислый газ и двуокись серы) и передать эти данные на поверхность, используя беспроводные технологии, обеспечивая, таким образом анализ вулканической деятельности в режиме реального времени.

Если с самими датчиками и электронными элементами системы беспроводной связи, кажется, у ученых все в относительном порядке, то самой большой проблемой является обеспечение устройства энергией. Обычные батареи и другие элементы питания, как правило взрываются при температуре 150 градусов, поэтому использование каких-либо источников питания химической природы невозможно в условиях высокой температуры, при которой будут работать электронные устройства из карбида кремния. Поэтому сейчас ведутся разработки энергетической системы электронных устройств на основе термоэлектрического эффекта, единственного эффекта, который может стать источником энергии при высокой температуре.

Помимо условий высокой температуры, такие датчики могут быть использованы и в других областях. В отличие от обычной, кремниевой, электроники, электроника на основекарбида кремния практически нечувствительны к радиации и сохраняют свою работоспособность в условиях высокого уровня радиоактивного облучения. Такое свойство позволит широкое применение новых датчиков в области атомной энергетики и ядерной промышленности.

Более детальные результаты этих исследований были опубликованы в выпуске от 19 сентября журнала The Engineer.

Источник

Беспроводные датчики, регистрирующие деятельность человека - гроза для лентяев и бездельников.

Новая технология, разработанная профессором Субиром Бисвасом (Subir Biswas), с технической точки зрения, не представляет собой ничего нового. Три беспроводных датчика, закрепленные на запястье, предплечье и голени человека используются для регистрации любой физической деятельности человека. Но, информация с этих датчиков позволит определить не только частоту, интенсивность и длительность, но также и теперь тип действий, выполняемых человеком, предоставляя ценные данные для ученых, медикови, вероятно, для работодателей этого человека.

Система этих датчиков разрабатывалась в течение двух лет, благодаря гранту, суммой в 411 тысяч долларов, выделенному Национальным институтом здравоохранения (National Institutes of Health). Но, эта же технология уже была успешно внедрена и в другие проекты, совершенно различных направлений, финансируемые НАСА, Национальным научным фондом иамериканским Министерством сельского хозяйства.

Собственно датчики представляют собой миниатюрные микропроцессорные устройства, использующие акселерометры для обнаружения движения. С помощью системы беспроводной связи собранные данные передаются на центральный сервер, где происходит их обработка специальным программным обеспечением, которое может определить, какие именно движения и действия выполняет человек.

Конечно, основной целью данной разработки является медицинское направление, с помощью собранных данных медики будут в состоянии судить о успешности проведенноголечения людей с неврологическими расстройствами и с заболеваниями опорно-двигательного аппарата. Так же, на основе полученных данных можно будет разработать оптимальные комплексы упражнений, которые будут способствовать быстрейшему выздоровлению людей после операций и перенесенных заболеваний.

НАСА, в свою очередь, использует подобную систему при проведении тренировок будущих астронавтов, определяя с помощью датчиков точность и быстроту выполняемых движений, что напрямую отображает уровtym подготовленности человека. И самым последним, но самым неприятным, применением подобной системы датчиков, будет контроль за работниками, ведь с помощью данных от датчиков можно будет точно узнать, сколько времени человек провел, выполняя свою работу, и сколько времени у него ушло на посторонние дела.

Источник

SNUPI -сеть датчиков системы"умный дом",использующих электропроводку в качестве антенны.

Системы умного дома в последнее время становятся все более популярными благодаря тому, что они могут не только обеспечить максимальный комфорт в здании или помещении, но и существенно уменьшить затраты потребляемой энергии. Обычно, системы умного дома строятся на базе проводных и беспроводных технологий, у каждой из которыхесть свои преимущества и недостатки. Проводные технологии обеспечивают высокое качество и скорость передачи информации, но требуют прокладки дополнительной проводки к каждому элементу системы, что в случае больших зданий выливается в десятки и сотни километров кабелей. Беспроводные технологии, естественно не требуют дополнительной проводки, но обеспечивают более низкое качество связи, потребляют, зачастую немалое, количество энергии и наполняют помещение дополнительным радиоизлучением. Разумным компромиссом для решения проблемы коммуникаций умного дома является система SNUPI - система"умных"датчиков, использующих для связи электропроводку всего здания как одну большую антенну.

Система Sensor Nodes Utilizing Powerline Infrastructure, SNUPI, разработка исследователей из Вашингтонского университета и Технологического института Джорджии, является системой малогабаритных датчиков с весьма низким энергопотреблением, которые могут контролировать большую часть параметров, таких как температура, потребляемая энергия, влажность, включенное состояние осветительных или отопительных приборов и многие другие, на основе которых строятся системы умного дома. Для"общения"между собой и с центральной станцией датчики тратят совсем немного энергии, электропроводка выступает в качестве антенны, передающей слабые сигналы частотой 27 мегагерц в любую точку здания. От одной батарейки такие датчики могут непрерывно работать в течение нескольких лет.

Каждый датчик системы SNUPI должен располагаться на удалении не более 4.5 метров от ближайшего места, где располагается электропроводка, в этом случае на передачу данных тратится всего один милливатт энергии. В качестве проводников сигналом так же могут выступать торшер, телевизор или другой электрический бытовой прибор, подключенный к сети и расположенный на удалении от стены, где обычно прокладывается электропроводка. По результатам проведенного анализа с помощью датчиков системы SNUPI можно покрыть датчиками около 95 процентов площади помещения, для сравнения, беспроводными датчиками можно покрыть в типичном случае порядка 75 процентов площади.

Следующим шагом направления работы в области совершенствования системы SNUPI будет оснащение датчиков системы солнечными батареями или другими энергетическими элементами, с помощью которых можно будет полностью отказаться от использования батарей.

Источник

Наночастицы могут стать основой для создания флэш-памяти нового типа.

Новый вид энергоемких материалов, идеально подходящих для использования в флэш-памяти, был обнаружен исследователями из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли и Калифорнийского университета в Беркли. Эти материалы могут быть использованы для создания нового типа памяти на основе фазовых переходов с произвольным доступом (phase change random access memory, PCM), и, возможно, для создания новых устройств оптического хранения данных.

Проводя эксперименты с крошечными наночастицами из германия, заключенными в оболочки из кремния, исследователи разработали технологию, благодаря которой можно нетолько переводить частицы из кристаллической в аморфную фазу, но и стабилизировать эти фазы в течение сколь угодно долгого времени."Фазовые переходы, т.е. переход из кристаллического в аморфное состояние и наоборот, могут быть спровоцированы импульсами электрического тока, длиной в несколько наносекунд или светом лазера, и, так же, комбинацией двух последних методов"-рассказывает Дэрил Крзэн (Daryl Chrzan), ученый-физик, занимающий одновременно посты в обоих вышеупомянутых научных учреждениях.

Конечно, до практической реализации новых типов памяти ученым еще предстоит решить немало проблем, и, основной проблемой является проблема надежности хранения данных. С этой точки зрения ученым еще предстоит выяснить, какое количество фазовых переходов смогут выдержать наночастицы без нанесения ущерба их структуре. Так же еще предстоит решить вопрос о интеграции ячеек памяти с наночастицами в структуру кремниевых чипов и подведение к ним проводников, с помощью которых будут осуществляться управление фазовыми переходами (запись данных) и операции чтения данных.

Источник

Чип, реализующий многофотонное квантовое движение - гигантский прорыв в области квантовых вычислений.

Исследования, проводимые учеными из университета Бристоля (University of Bristol), направленные на практическую реализацию многофотонных алгоритмов квантовой обработки информации, вероятно в будущем могут привести к тому, что квантовые компьютеры, построенные на базе этих алгоритмов, будут в состоянии решать такие задачи, которые непо силам самым современным нынешним суперкомпьютерам. Практическим результатом проведенных исследований является опытный образец квантового чипа, способного выполнить то, что называют многофотонным квантовым движением (quantum walk), который, как предполагается, может приблизить эру квантовых вычислений намного ближе, чем это прогнозировалось ранее.

Случайное движение (random walk) - это математический термин, имеющий множество применений в области информатики. Случайное движение описывает траекторию движения объекта, делающего последовательные шаги в случайном направлении, как в двухмерном пространстве, так и в пространстве с большим количеством измерений. Квантовое движение - то же самое случайное движение, но переведенное в область квантовых вычислений, в котором хаотичность движения играет ключевую роль. На основе квантового движения учеными уже был разработан ряд алгоритмов квантовых вычислений, включая алгоритмы поиска, которые по эффективности в сотни и тысячи раз эффективней самых совершенных современных алгоритмов.

Кремниевый квантовый оптический чип, созданный учеными, состоит из сети сложных оптических схем. Используя специальные методики, ученые добились того, что заставили двигаться по одной оптической схеме одновременно два фотона, все прежние исследования в области квантового движения базировались на движении одного единственного фотона. Задача осложнялась тем, что для правильной работы квантового алгоритма оба фотона должны были быть абсолютно идентичными и связанными, так как эти две частицы влияют на поведение друг друга, двигаясь в пределах одной схемы. Но, поскольку данная проблема была успешно решена, то в дальнейшем, используя те же самые принципы, без труда можно будет реализовать квантовое движение сколь угодно большого количества фотонов, участвующих в квантовых вычислениях.

Можно задать вопрос, а зачем нужно увеличивать число фотонов? Ответ достаточно прост, к примеру некая оптическая схема, использующая квантовое движение при участииодного фотона способна дать 10 результатов. Эта же схема при участии двух фотонов будет способна выдать уже 100 результатов, и так дальше, по экспоненциальной зависимости. Это позволит с помощью таких схем производить настолько сложную обработку информации, которая совершенно недоступна современным суперкомпьютерам, просто"перемалывающим"огромные объемы информации.

"Используя нашу новую технологию квантовый компьютер, который может появиться менее чем через десять лет, сможет выполнять обработку данных и вычисления, которые находятся очень далеко за возможностями современных суперкомпьютеров"-комментирует профессор Джереми О'Брайен (Jeremy O'Brien), директор центра квантовой фотоники. Подробный отчет об исследовании и полученных результатах были опубликованыв последнем выпуске журнала Science.

Источник

5.2-гигагерцовый процессор zEnterprise компании IBM становится самым быстрым микропроцессором в мире.

Компания IBM, известная всякому кто слышал слово"компьютер",в ближайшее время выпустит на рынок новый процессор серии zEnterprise, тактовая частота которого превышает отметку 5 ГГц, и который станет самым быстрым микропроцессором в мире. Конечно, некоторые образцы разогнанных микропроцессоров работали и на больших тактовых частотах в условиях чрезвычайно низких температур, создаваемых охлаждением с помощью жидкого азота, но новый скоростной микропроцессор IBM z196 работает, используя обычное водяное охлаждение. По данным корпорации IBM, поставки новогомикропроцессора производителям и пользователям больших компьютеров (mainframe) начнутся уже с 10 сентября, а вариант для использования в персональных компьютерах появится немного позже.

Имея высокую тактовую частоту и, следовательно, вычислительную мощность, процессор IBM z196 может достойно справиться с самыми ресурсоемкими задачами. Архитектура zEnterprise, основанная на 45 нм. технологии, демонстрирует чип с четырьмя ядрами, содержащий более 1.4 миллиарда транзисторов на площади 512 квадратных миллиметров. В микропроцессоре использована запатентованная IBM технология встраиваемой памяти eDRAM (embedded DRAM), которая значительно увеличивает и без того немалую его вычислительную мощность.

По предварительным расчетам, суперкомпьютер на базе 96 микропроцессоров IBM z196 zEnterprise сможет обеспечить производительность не менее 50 миллиардов операций в секунду.

Источник

Установлен новый мировой рекорд плотности магнитоэлектрической записи данных.

Ученые из университета Тохоку, Япония, создали устройство, позволяющее записать 4 Тб данных на один квадратный дюйм, используя экспериментальный метод"магнитоэлектрической"записи и считывания данных. Установленный рекорд, согласно данным журнала Applied Physics Letters, издаваемым американским Институтом физики, в восемь раз превышает значенияплотности записи данных в самых современных накопителях на жестких магнитных дисках.

Записывающее и считывающее устройство, по сути, представляет собой острый наконечник, который движется в контакте с поверхностью носителя информации. Для записи данных используют электрические импульсы, действующие через наконечник на магнитоэлектрический материал носителя. Эти импульсы изменяют электрическую поляризацию и нелинейную диэлектрическую константу небольшой круглой области материала в месте соприкосновения с наконечником. Для чтения данных используется тот же самыйнаконечник, с помощью которого обнаруживаются изменения нелинейной диэлектрической константы материала в месте контакта с поверхностью.

"Мы ожидаем, что новая магнитоэлектрическая система хранения данных будет еще одним конкурентом современной флэш-памяти и накопителям на жестких магнитных дисках,по крайней мере, в приложениях, где требуется чрезвычайно высокая плотность записи при малых физических размерах"-рассказал доктор Ясуо Чо (Dr. Yasuo Cho).

В предыдущих попытках добиться рекордного значения плотности записи данных исследователи столкнулись с проблемой, когда записанные данные представляли собой последовательность нескольких одинаковых бит, расположенных рядом друг с другом, поляризованные области магнитоэлектрического материала самопроизвольно увеличилисвой размер и слились в одну большую область, внеся искажения в данные. Для решения этой проблемы даже был разработан специальный алгоритм записи данных, исключающий появления длинных последовательностей одинаковых данных и напряжение импульса записи было снижено на 10 процентов. Принятые меры позволили получить четкие и раздельные маркеры данных.

Системы магнитоэлектрического хранения данных имеют некоторые преимущества перед магнитными системами, основным из которых является то, что для записи и чтения данных используются исключительно электрические методы, нет никаких магнитных или тепловых преобразований, благодаря чему можно достичь рекордных значений плотности записи.

Разработчики этой технологии считают, что говорить о ее коммерческом применении пока преждевременно, для этого будет необходимо решить еще несколько задач, увеличить скорость чтения и записи, разработать относительно дешевый магнитоэлектрический материал, который будет выступать в качестве носителя информации. Однако, есть вероятность того, что эта технология так и не увидит свет, ведь многие компании ведут исследования, направленные на совершенствование уже существующих и работоспособных технологий. В частности, представители компании Seagate заявили о том, что в самом ближайшем будущем они смогут предложить накопители, плотность записи данныхв которых будет составлять 50 Тб на один квадратный дюйм.

Источник

Исследователи создали сверхмощное средство аккумулирования энергии - микросуперконденсатор.

Суперконденсаторы, так называемые конденсаторы с двойным электрическим слоем (electric double layer capacitors, EDLC), являются электрохимическими конденсаторами с необычайно высокой плотность хранения электрической энергии. По своей природе суперконденсаторы занимают промежуточное положение между аккумуляторными батареями, имеющими высочайшую энергетическую плотность, но которые являются медленными, т.е. они не способны выдать весь электрический заряд в течение короткого времени, и обычными конденсаторами, которые являются быстрыми, но имеют относительно низкую энергетическую плотность. Интернациональная команда ученых из США и Франции сообщила о разработке ими микроминиатюрных суперконденсаторов, имеющих замечательные электрические характеристики, которые могут выступить в качестве источников энергии различной мобильной электроники, сетей беспроводных датчиков, биомедицинских имплантов, устройств радиочастотной идентификации RFID и многое другое.

Разработанные учеными устройства имеют емкость, на четыре порядка превышающую емкость обычных электролитических конденсаторов, при этом новые суперконденсаторыобеспечивают скорость разряда в три порядка выше, чем суперконденсаторы промышленного производства, используемые в источниках резервного питания, ветроэлектрогенераторах и других электрических устройствах. Но самое, что примечательно, так это то, что размеры новых сперконденсаторов составляют всего несколько микрометров(0.000001 метра).

Известно, что чем больше отношение площади электродов конденсатора к объему этого же электрода, тем выше электрические характеристики суперконденсаторов. Что же сделало возможным такие поистине уникальные характеристики новых устройств? Все дело оказывается в том, что электроды этих суперконденсаторов состоят из частиц, размером 6-7 миллимикронов в диаметре. При этом, каждая частица представляет собой нечто наподобие луковицы из углерода. Именно эти сферические углеродные слои и обеспечивают очень большое значение площади электрода конденсатора.

Следует добавить, что это устройство является первым устройством, в котором использованы микроскопические частицы со сферическими слоями. В более ранних исследованиях ученые пытались использовать поверхности активированного угля, углерод , полученный из карбида и даже углеродные нанотрубки, но не один из этих материалов необеспечил таких высоких электрических характеристик суперконденсаторов.

Более подробная информация касательно этих исследований и их результатов опубликована в журнале Nature Nanotechnology.

Источник

Создан новый вид компьютерных чипов, основанный не на двоичной логике, а на обработке значений вероятности.

Подавляющее большинство людей, обладающих даже начальными знаниями о принципах работы компьютерных чипов, знакомы с понятием двоичной логики, системы исчисления,на основе которой работают практически все современные вычислительные методы. Результатом любой двоичной операции является четкий однозначный результат, единица и ноль. Находящаяся в Бостоне компания Lyric Semiconductor, создавая новый вычислительный чип, отошла от традиционных канонов информационных технологий и создала новый чип в котором произошло совмещение основных положений вычислительной техники с вероятностным процессором, который имеет дело с значениями математической вероятности. Применение таких чипов может революционным образом изменить некоторые области информационных технологий, к примеру, привести к созданию сверхбыстрой и сверхнадежной флэш-памяти, к разработке программного обеспечения, способного самостоятельно принимать решения.

Базовая ячейка чипа компании Lyric Semiconductor принимает на своих входах вместо единиц и нулей числовые значения вероятности, результатом работы этой ячейки является также вероятность, числовое значение вероятности того, что два входных параметра совпадают. Эта ячейка является"вероятностным"аналогом логического элемента И-НЕ (NAND), являющегося базовым элементом всей современной цифровой электроники.

Способность чипа обрабатывать вероятности, в некоторых случаях более подходит для решения специфических вычислительных задач, чем двоичная логика. К примеру, рекомендательные онлайн-сервисы, такие как Amazon и Netflix, основаны на программном обеспечении, обрабатывающим значения вероятностей. Подавляющее большинство современныхспам-фильтров так же работают, рассчитывая значение вероятности того, что каждое письмо является спамом.

Вероятностные процессоры могут быть использованы для обработки и восстановления искаженных аудио, видео и цифровых сигналов, для создания совершенных систем машинного зрения, которые фактически смогут интерпретировать то, что означает полученное изображение. Так же есть неподтвержденные данные, что новые процессоры могутбыть использованы разведывательными службами для того, что бы отфильтровать огромные объемы информации и отделить"шум"от полезной информации. Конечно, первыми, кто получит возможность использовать новые вероятностные процессоры для своих задач, конечно же, станут военные. На это прямо указывает тот факт, что данная разработка выполнялась компанией Lyric Semiconductor с 2006 года под финансированием Управления перспективных исследовательских программПентагона DARPA.

Компания Lyric Semiconductor планирует, что первые образцы универсальных вероятностных процессоров будут разработаны и появятся на рынке в течение следующих трех лет. А пока уже доступен для применения чип, показанный на снимке, работающий на обработке вероятностей и выполняющий функцию коррекции ошибок, предназначенный для работыв паре с флэш-памятью, что делает сверхнадежным хранение данных в этой памяти.

Источник

Новые литий-ионные аккумуляторы для микроустройств будут меньше кристаллика соли.

Разработка разнообразных электрических и электромеханических устройств микро- и наноуровня в последнее время благодаря использованию новейших технологий приобретает лавинообразных характер. Но, представьте себе миниатюрное устройство скрытого наблюдения, размером с муху, которое для функционирования требует наличия часовой аккумуляторной батареи, согласитесь, такое устройство имеет очень мало шансов на успешное будущее. Именно поэтому Управление перспективных исследовательских программ Пентагона DARPA финансирует научно-исследовательский проект, конечной целью которого является разработка крошечной аккумуляторной батареи, имеющей существенную электрическую емкость и по размерам не превышающую крупицу мелкой соли.

Создание такого аккумулятора становится возможной благодаря разработке Джейн Чанга (Jane Chang), ученой и инженера из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, которая является новым типом электролита, физически текучего, благодаря чему он может использоваться в крошечных батареях."С новым электролитом мы пытаемся достигнуть таких же значений плотности энергии, какие присутствуют в современных литий-ионных аккумуляторах"-рассказала Джейн Чанг. Новые аккумуляторные батареи представляют собой упорядоченную структуру, состоящую из микростолбиков и нанопроводников, заполненную алюмосиликатом лития, который является электролитическим материалом. Структура материала рассчитана таким образом, кто получается максимальное отношение общей площади к объему аккумулятора. Токопроводящим основанием, соединяющим воедино все эти микростолбики, является слой лития, толщиной всего в несколько атомов, нанесенный на материал подложки диффузионным методом.

Можно сказать, что один этап процесса создания миниатюрных аккумуляторов уже пройден, создан подходящий для таких аккумуляторов электролит и разработана конструкция электродов аккумулятора. Но до создания первого функционирующего прототипа ученым еще предстоит решить ряд проблем, заключающихся в миниатюрности конструкции аккумулятора в целом.

Результаты этой работы были представлены на проходившем на прошлой неделе в Альбукерке международном научном симпозиуме AVS 57th International Symposium&Exhibition.

Источник

Миниатюрный чип с множеством плоских антенн способен заменить спутниковую тарелку.

Первые системы спутникового телевидения и радиовещания требовали от своих потребителей установки громоздких спутниковых параболических антенн, в обиходе - тарелок, достаточно большого диаметра, современные системы, благодаря увеличению чувствительности приемником, уже используют тарелки гораздо меньшего диаметра, но, похоже, что и они в скором времени станут достоянием истории. Это станет возможным благодаря реализации идеи одного из выпускников университета Твенте в Нидерландах,который спроектировал миниатюрный чип, на котором располагается обширная сеть из миниатюрных плоских антенн, способный заменить по эффективности приема целую спутниковую антенну.

Помимо миниатюрности система Марселя ван де Бергвала (Marcel van de Burgwal) обладает еще одним очень важным преимуществом, ее не надо наводить на спутник подобно антенне, вместо этого массив миниатюрных антенн сам себя нацеливает в нужную точку с помощью электроники. Попросту говоря этот чип использует тот же принцип, который был применен для созданияраспределенной сети радиотелескопов LOFAR.Радиотелескоп LOFAR представляет собой большое количество групп приемных антенн, находящихся на значительном удалении друг от друга, соединенных в единую сеть. Система управления может включать или отключать определенные группы антенн, формируя, таким образом, диаграмму направленности антенны. Но функционирование сети LOFAR требует использования большого количества вычислительных мощностей и высокоскоростных линий передачи информации.

В системе Марселя ван де Бергвала роль сети, соединяющей все приемные антенны воедино, выступает собственно вся структура чипа, но, вместо прожорливых и горячих мощных микропроцессоров в системе используется большое количество маленьких процессоров, разбросанных по всему кристаллу. Это позволяет более гибко распределять вычислительную мощность и отключать неиспользуемые микропроцессоры для экономии энергии. В роли усилителей, катушек индуктивности и других атрибутов радиоприемныхустройств на кристалле выполняет роль специализированное программное обеспечение, выполняющее всю обработку поступающих сигналов. Именно это и позволило добиться того, что приемная система уместилась на кристалле, площадью всего несколько квадратных миллиметров.

Исследования созданной технологии продемонстрировали, что низкое энергопотребление чипов-приемников и их высокая чувствительность позволят качественный прием спутникового цифрового и видеосигнала, не сильно нагружая аккумуляторы смартфонов и миниатюрных компьютеров, а это означает, что мобильные устройства в будущем смогут получать данные прямо из космоса, что позволит им избавиться от зависимости от наземных станций совой связи.

Дальнейшей доработкой и продвижением этой технологии на рынок будет заниматься компания Recore Systems, являющаяся коммерческим"детищем"университета Твенте.

Источник

Исследователи создали первый образец спинтронной памяти для компьютеров.

В течение долгих лет ученые-физики, совместно со специалистами из области электроники, бьются над проблемой создания совершенно нового типа свербыстрой компьютерной памяти, носителями информации в которой являются спины электронов, т.е. вращение отдельно взятого электрона вокруг атома вещества. Но за это все время не было достигнуто никаких значительных успехов в этой области. Не так давно команда ученых из университета Огайо провела ряд исследований, которые привели к созданию первого работающего опытного образца спинтронной компьютерной памяти, который был в состоянии успешно осуществлять операции по записи, хранению и считыванию данных.

Используя пары проводников и массив миниатюрных магнитов ученым удалось осуществить контролируемое управление спином отдельного электрона, находящегося в магнитном поле определенной конфигурации. Изменяя параметры и форму магнитного поля, удалось осуществить запись и чтение информации из ячейки памяти, в качестве которой выступал атом активного вещества.

Использование спинтроники позволит удвоить емкость памяти на одну ячейку, ведь, как оказалось, один электрон в состоянии хранить не один, а два бита информации. О полученной плотности хранения информации данных пока не имеется, но, можно сказать, что было достигнуто рекордное значение плотности. Помимо этого, новое устройствохранения информации отличается чрезвычайно низким уровнем потребления энергии, ведь нет необходимости расходовать энергию для создания потока электронов.

Имея миниатюрные габариты и низкий уровень потребления энергии новая память в совокупности с другой спинтронной электроникой может стать, по словам руководителяпроекта Артура Дж. Эпштейна (Arthur J. Epstein),"основой для изготовления легких и малогабаритных электронных устройств, которые вместе с источником питания будут нанесены прямо на поверхность гибкого полимерного дисплея. Такие устройства можно будет сложить или свернуть в трубочку, при этом работоспособность последнего сохраниться".

Более детально ознакомиться с результатами исследований можно в августовском выпуске журналаNature Materials.

Источник

Спинтронный компьютер - еще один кандидат на роль компьютера будущего.

Ученые-физики из Калифорнийского университета в Риверсайде, используя столь популярный в последнее время графен, достигли значительных успехов в реализации идеиспинтронных вычислений, вычислений, основой которых является спин электрона. Ученые утверждают, что дальнейшее развитие этой области может привести к появлению нового типа компьютеров, которые будут загружаться только один раз в жизни, и будут оставаться в работающем состоянии все оставшееся время, при этом, практически не потребляя энергии. Эти компьютеры будут использовать физическое явление, называемое туннельная спин-инжекция (tunneling spin injection), будут использовать спин электрона, какосновное средство для хранения и обработки данных.

В основе спинтронных вычислений лежит технология, с помощью которой физикам удалось поляризовать спин электрона, т.е. заставить его вращаться в строго заданном направлении. Для передачи спина электрона от одного атома к другому, другими словами говоря, для передачи сигнала или информации, использовался проводник из графена, углерода, кристаллическая решетка которого имеет всего один атом в толщину."Графен является одним из лучших материалов, в которых возможна передача спина от атома к атому при нормальной температуре окружающей среды"-рассказал Роланд Каваками (Roland Kawakami), профессор физики Калифорнийского университета. Он добавил, что эти особенности графена делают его весьма многообещающим кандидатом на использовании в спинтронных компьютерах.

В первых экспериментах, проводимых физиками, была обнаружена трудность, сводящая на нет все дальнейшие усилия в этом направлении. Оказалось, что преобразование электрического сигнала в спинтронный сигнал, происходящее на стыке ферромагнитного электрода и графенового проводника, крайне неэффективно. Но эта проблема была решена достаточно просто, введением дополнительного изолирующего слоя между графеновым проводником и ферромагнитным электродом, толщиной около одного нанометра, в качестве которого выступал еще один слой графеновой пленки.

Еще одной проблемой, которую пришлось преодолеть ученым, заключалась во времени сохранения значения (состояния) спина электрона. Ведь время сохранения этого значения, в свою очередь, означает время хранения информации и уровень сложности операций, которые можно выполнить над этими данными."Для нас было настоящим шоком то, что реальное время сохранения значения спина было в тысячи раз меньше теоретического расчетного значения, которого мы ожидали достичь"-рассказал Каваками. Но подвергнув графеновую пленку воздействию некоторых внешних факторов ученым удалось увеличить время сохранения значения спина электрона довремени, исчисляющегося несколькими микросекундами, а это уже тот уровень времени, за которое можно выполнить очень сложную обработку данных.

Пока еще явление туннельной спин-инжекции и устройств на его базе является только предметом исследований в лабораториях, но это может оказать огромнейшее влияниена будущие вычислительные и информационные технологии, и, при этом, не в самом отдаленном будущем. Сейчас команда ученых профессора Каваками работает над созданиемпервых функционирующих логических элементов на основе спинтроники, которые могут стать"строительными кирпичиками"для будущих процессоров и компьютеров.

Источник

Новый тип энергонезависимой памяти - гибкие мемристоры на основе графена.

Согласно информации, опубликованной в онлайн-издании Nano Letters, южнокорейские ученые из научно-исследовательского института электроники и телекоммуникаций в Тэджоне, создали новый вид энергонезависимой памяти на основе мемристоров, при этом процесс изготовления и структура элементов таких мемристоров позволяю наносить их нагибкую подложку. Только, в отличие отпредыдущих подобных образцов гибкой памяти на основе мемристоров,мемристоры новой памяти изготовлены не из оксида титана, а из пленки оксида графена. Использование мемристоров в качестве ячеек хранения информации позволит разработать новые устройства хранения информации, с большей плотностью записи, более дешевые и потребляющее незначительное количество энергии, а гибкость новых устройств позволит использовать их в составе электронных устройств, являющихся частью бытовых предметов или одежды.

Мемристор представляет собой электронный элемент, который меняет свое сопротивление при прохождении через него электрического тока определенной величины. Свойство мемристоров сохранять значение сопротивления после того, как подача тока прекращена, делает его идеальным элементом для хранения дискретной информации. Впервые идея мемристоров была предложена еще в 1971 году, но только два года назад компания Hewlett Packard воплотила эту идею в жизнь, изготовив первый образец энергонезависимойпамяти на их основе. Компания Hewlett Packard планирует доработать свою технологию и выпустить первые коммерческие образцы мемристорной памяти через три года.

Конструкция памяти на основе мемристоров компании Hewlett Packard представляет собой решетку их тонких проводников. Пересечения этой решетки, заполненные оксидом титана, и являются собственно мемристорами. Корейская память имеет подобную структуру, только с одним отличием, окись титана заменена на тончайшие пленки из окиси графена, зажатые между алюминиевыми проводниками шириной 50 микрометров. Опытный образец, продемонстрированный учеными содержал 25 мемристоров, расположенных в пересечениях решетки, составленной из 5 вертикальных и 5 горизонтальных проводников.

Несмотря на то, что размеры мемристоров, разработанных корейцами, превышают размеры мемристоров компании Hewlett Packard приблизительно в 1000 раз, они более просты в производстве, которое, к тому же, использует доступные и дешевые материалы. Поэтому новые мемристоры вряд ли будут использоваться для создания устройств энергонезависимой памяти с высокой плотность записти, их намного практичней будет использовать в составе недорогих и простых гибких электронных устройств, которые в ближайшем времени станут неотъемлемой частью многих бытовых предметов и одежды.

Источник

Цифровые татуировки Dattoo - новый вид интерфейса между человеком и компьютером.

Еще пять лет назад основатель компании Frog Design Хартмут Эсслингер (Hartmut Esslinger) предложил миру идею, которая в те времена смотрелась несколько фантастически. Этой идеейявлялось создание цифровых татуировок, так называемых Dattoo, которые могут выступать в качестве периферийных устройств носимых компьютеров, а то и сами выступать вроли этих компьютеров. Но, в нынешнее время, когда печатаемая микроэлектроника становится ближе к коммерческой реализации, идея Dattoo не кажется уже столь фантастичной, что позволяет надеяться, что в ближайшем будущем с помощью Dattoo люди получат возможность взаимодействовать с разнообразной электроникой достаточно оригинальным способом.

Автор идеи видит ее реализацию в виде некого онлайн-сервиса, с помощью которого пользователи смогут самостоятельно выбирать формы татуировок Dattoo и определять их функциональное наполнение. В это функциональное наполнение будет входить широкий ряд электронных компонентов, которые можно будет изготавливать путем печати. Этотряд электронных компонентов будет включать различные виды устройств ввода информации, таких как клавиатуры, точпады, камеры, микрофоны, для вывода информации можно будет изготовить цветные сенсорные дисплеи различных размеров, лазерные громкоговорители и целый ряд других устройств, которые являются уже достаточно привычными атрибутами электронной техники. Печататься Dattoo будет, естественно на специальном принтере с использованием органических полупроводников и специальной подложки, которая будет служить одновременно и защитным слоем.

В качестве источника энергии для работы электроники Dattoo выступает само тело человека, что позволит отказаться от дорогостоящих аккумуляторных батарей, производство которых в некоторых случаях наносит вред окружающей среде. И еще, поскольку Dattoo сможет заменить некоторые из обычных электронных устройств, такие как смартфоны,навигаторы и ноутбуки, производство которых может значительно сократиться, что положительно скажется на окружающей среде и позволит избежать затрат, связанных спроизводством, транспортировкой, продажей и утилизацией электронных устройств.

Напоминая по идее жутковатые подключения человека к электронике, подобные тем, которые были продемонстрированы в цикле фильмов"Матрица"и им подобным, технология Dattoo отличается от них тем, что телу человека не наносится никакого вреда и сама татуировка является временной, т.е. может быть смыта в любоймомент времени. Вполне вероятно, что рисунки такой татуировки можно будет наносить не только на кожу человека, но и на поверхности одежды и других предметов.

Ну, и, в конце концов, следует упомянуть о Dattoo не только как о некоем электронном устройстве, а как о средстве самовыражения, подобное созданию обычных татуировок нателе человека.

Источник

С помощью углеродных трубок удалось создать водяную систему охлаждения для компьютеров, не использующую насос или помпу.

Проблема нагрева компьютерных чипов известна практически всем, так же известно, что при повышении тактовых частот уровень тепловыделения значительно растет и дляохлаждения таких чипов уже используют системы водяного охлаждения, которые имеют большую эффективность, чем воздушные системы. Исследователи университета Пурду(Purdue University) разработали систему водяного охлаждения горячей электроники, основой которой являются углеродные нанотрубки. Благодаря использованию нанотрубок, представляющих собой микроскопические капилляры, по которым движется вода, новая система охлаждения не нуждается в насосе или помпе, которые заставляют циркулироватьводу в традиционных системах водяного охлаждения.

В разработанной конструкции охладителя вода играет роль хладагента, подобно фреону в холодильных установках. Из-за малого диаметра капилляров, около 50 нм, в роли которых выступают углеродные нанотрубки, вода, проходящая сквозь них, полностью испаряется, снимая с чипа, таким образом, большее количество тепла. Избыточное давление получившегося пара, который затем конденсируется в холодильнике, и является той движущей силой, которая заставляет циркулировать воду по всей системе охлаждения.

Эта система охлаждения является уже не первой системой, разработанной учеными университета Пурду для охлаждения горячей электроники. Некоторое время назад уже была разработана система воздушного охлаждения, поверхность радиаторов которого представляла собой"лес"из углеродных нанотрубок. Благодаря этому эффективная площадь радиаторов увеличивалась в несколько сотен раз, позволяя системе сбрасывать в воздух большое количество тепла и повышая тем самым ее эффективность.

Ученые из университета Пурду проводят вышеуказанные исследования по заказу и под финансированием Управления перспективных исследовательских программ ПентагонаDARPA. Вместе с учеными над созданием высокоэффективных систем охлаждения работают специалисты известных оборонных компаний, таких как Raytheon, Thermacore Inc. и Georgia Tech

Источник

"Электронная кожа"компании Nokia - телефон на вашем запястье.

Каждый раз, когда звонит мобильный телефон, его нужно доставать из кармана или сумки. И это, в некоторых случаях, особенно во время езды в общественном транспорте, может стать большой проблемой. Для решения этой проблемы компания Nokia финансирует исследования, направленные на создание гибких и пластичных электронных устройств,которые можно носить на запястье как вторую кожу. В конечном счете, это может привести к появлению телефонов, подобных коммуникаторам, носимым на запястье героями известного сериала"Вавилон 5 /Babylon 5".

Возглавляет исследования Стефани Лакур (Stephanie Lacour) из Кембриджского университета, который уже может похватать разработкой тонкой, гибкой и растягиваемой клавиатуры, показанной в нижеприведенном видеоролике. Созданная командой Лакур клавиатура имеет девять кнопок и выполнена из материала более тонкого и гибкого, чем целлофановая пленка. Вместе с этим, клавиатура может выступить в качестве основы, на базе которой и будет создан новый мобильный телефон, что, в свою очередь, является конечной целью компании Nokia.

Теоретически, принимая во внимание существование гибких OLED-экранов, динамиков, толщиной менее миллиметра, ультратонких аккумуляторных батарей, ничто не мешает в ближайшем будущем созданию нового смартфона, который можно будет в буквальном смысле приклеить к запястью или другой части тела.

Источник

Новый вид жидких кристаллов может вдохнуть новую жизнь в жидкокристаллические дисплеи.

Ученые-химики из университета Вандербилт (Vanderbilt University) создали новый тип жидких кристаллов, обладающих уникальными электрическими характеристиками, внедрение которых может буквально устроить революцию в области жидкокристаллических дисплеев, развитие которой в последнее время, мягко говоря, практически застыло на месте. Внастоящий момент времени ученые уже подали заявку на патентование их изобретения, к тому же новая технология вызвала немалый интерес многих коммерческих компаний, занимающихся разработкой и выпуском жидкокристаллических панелей.

"Нам удалось синтезировать жидкие кристаллы, имеющие очень ярко выраженную дипольную электрическую структуру, с электрическими характеристиками, которые минимумв два раза превышают характеристики существующих жидких кристаллов, что делает их идеальным для практического применения. Но до этого момента мы должны провести ряд исследований, выяснить долговечность самих кристаллов и постоянство их электрических характеристик"-рассказывает Петр Касзынский (Piotr Kaszynski), профессор из университета Вандербилт.

Дипольная электрическая структура молекул определяется разделением положительных и отрицательных зарядов в рамках одной молекулы, чем более сильны эти электрические заряды полюсов диполя и чем больше расстояние, на которое они разнесены, тем более ярко и сильно проявляются дипольные свойства молекулы и материала, состоящего из этих молекул. В области жидких кристаллов более сильные дипольные свойства означают более низкое напряжение, требующееся для изменения положения, переключения, кристалла, а при одинаковом приложенном напряжении более сильные диполи будут переключаться гораздо быстрее, чем слабые. Именно поэтому новые жидкие кристаллы, имеющие сильные дипольные свойства, позволят создавать более быстрые и более экономичные матрицы дисплеев.

Молекулы новых жидких кристаллов являются гибридными молекулами или звиттерионами (zwitterions, от немецкого слова"Zwitter",означающего"Гибрид"),состоящими из отрицательно заряженной неорганической части и положительно заряженной органической части, именно эта разница в природе составляющих структуру молекулы и определяет ее высокие дипольные свойства.

Ученые утверждают, что кроме чисто практического применения создание новых жидких кристаллов имеет еще и немалое научное значение. С помощью новых кристаллов ученым уже удалось выяснить физику и химию процессов, происходящих в кристаллах под воздействием высокой температуры, т.е. в те моменты, когда жидкие кристаллы теряют свои дипольные электрические характеристики и превращаются в обычную жидкость, не восстанавливая свои свойства при понижении температуры.

Источник

Нано-гироскопы позволят работать мобильным программам навигации под землей и в закрытых помещениях.

Израильские ученые создали миниатюрные оптические гироскопы, которые по размеру являются самыми маленькими из гироскопов, когда-либо создаваемых людьми. Помимо того, что размер этих устройств сопоставим с размерами песчинки, их точность в сотни раз выше, чем точность твердотельных полупроводниковых гироскопов, установленных в некоторых моделях мобильных телефонов, в частности iPhone. Оптические гироскопы - понятие не новое, они уже достаточно широко используются в навигации судов, самолетов и космических аппаратов. Благодаря использованию принципа инерционной навигации, измеряя вращение, скорость и линейное ускорение движущегося объекта с помощью оптического гироскопа, системы инерционной навигации способны очень точно определить текущее положение объекта независимо от наличия внешних точек привязки,таких как спутники GPS. Но, современные оптические гироскопы достаточно громоздки, весят порядка 1-1.5 кг. и потребляют относительно большое количество энергии.

"Создание миниатюрных оптических гироскопов стало возможным благодаря изобретению полупроводниковых лазеров, имеющих размеры в несколько микрометров"-рассказывает Коби Шеуер (Koby Scheuer), преподаватель из Тель-авивского университета и один из разработчиков. -"Новые гироскопы настолько компактны, что их без всякого труда можно интегрировать внутрь любых мобильных устройств и даже в кристаллы электронных чипов. Использование гироскопов позволит работать навигационной системе даже в том случае, если вы находитесь под землей, в закрытом помещении, везде, где невозможен прием сигналов спутников GPS. А это, согласитесь, гораздо проще и дешевле, чем отслеживать удары молний и по ним определять свое местоположение, как этособираются делать американские военные".

Означает ли появление таких устройств реализацию мечты руководства американских ВВС, которые собираются полностью отказаться от использования GPS? Конечно, нет, одним из недостатков принципа инерционной навигации является необходимость определения точного местоположения начальной точки, точки, от которой начинается расчетпути с помощью гироскопов. Но, появление таких гироскопов в смартфонах и навигаторах, которые не заменяют, а дополняют систему GPS, позволят существенно улучшить функции навигационных систем.

Источник