Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
2.4. Перспективы наноэлектроники и нанокомпьютеров
В области компьютерной техники прорывными технологиями являются:
_ Центральные процессоры – в 2007 г. компания Intel заявила о разработке нового прототипа процессора, содержащего наименьший структурный элемент размерами примерно 45 нм. В дальнейшем компания намерена достичь размеров структурных элементов до 5 нм. Основной конкурент Intel, компания AMD, также давно использует для производства своих процессоров нанотехнологические процессы, разработанные совместно с компанией IBM. Характерным отличием от разработок Intel является применение дополнительного изолирующего слоя SOI, препятствующего утечке тока за счет дополнительной изоляции структур, формирующих транзистор. К настоящему времени существуют рабочие образцы процессоров с транзисторами размером 32 нм и опытные образцы на 22 нм.
_ Жёсткие диск – в 2007 году Питер Грюнберг и Альберт Ферт получили Нобелевскую премию по физике за открытие GMR-эффекта, позволяющего производить запись данных на жестких дисках с атомарной плотностью информации.
_ Сканирующий зондовый микроскоп – микроскоп высокого разрешения, основанный на взаимодействии иглы кантилевера (зонда) с поверхностью исследуемого образца. Обычно под взаимодействием понимается притяжение или отталкивание кантилевера от поверхности из-за сил Ван-дер-Ваальса (приводящих к слипанию материалов под действием сил межмолекулярного взаимодействия). Но при использовании специальных устройств в самом зонде (кантилевере) можно изучать электрические и магнитные свойства поверхности. СЗМ может исследовать как проводящие, так и непроводящие поверхности даже через слой жидкости, что позволяет работать с органическими молекулами (ДНК). Пространственное разрешение сканирующих зондовых микроскопов зависит от характеристик используемых зондов. Разрешение достигает атомарного по горизонтали и существенно превышает его по вертикали.
_ Антенна–осциллятор – в 2005 г. в лаборатории Бостонского университета была получена антенна-осциллятор размерами порядка 1 мкм. Это устройство насчитывает 5000 миллионов атомов и способно осциллировать с частотой 1,49 гигагерц, что позволяет передавать с её помощью огромные объёмы информации.
_ Плазмоны – коллективные колебания свободных электронов в металле. Характерной особенностью возбуждения плазмонов считается так называемый плазмонный резонанс, предсказанный ещё в начале XX века Длина волны плазмонного резонанса, например, для сферической частицы серебра диаметром 50 нм составляет примерно 400 нм, что указывает на возможность регистрации наночастиц далеко за границами дифракционного предела (длина волны излучения много больше размеров частицы). В начале 2000 г., благодаря быстрому прогрессу в технологии изготовления частиц наноразмеров, был дан толчок к развитию новой области нанотехнологии – наноплазмонике. Оказалось возможным передавать электромагнитное излучение вдоль цепочки металлических наночастиц с помощью возбуждения плазмонных колебаний.
В робототехнике революционными прорывами можно считать:
_ Молекулярные роторы – синтетические наноразмерные двигатели, способные генерировать крутящий момент при приложении к ним нужной энергии.
_ Нанороботы – роботы, созданные из наноматериалов и размером сопоставимые с молекулой, обладающие функциями движения, обработки и передачи информации, исполнения программ. Нанороботы, способные к созданию своих копий, то есть самовоспроизводству, называются репликаторами. Возможность создания нанороботов предложил Эрик Дрекслер. Вопросы разработки нанороботов и их компонентов рассматриваются на профильных международных конференциях.
_ Молекулярные пропеллеры – наноразмерные молекулы в форме винта, способные совершать вращательные движения благодаря своей специфической форме, аналогичной форме макроскопического винта.
_ Игры нанороботов – с 2006 г. в рамках проекта RoboCup (чемпионат мира по футболу среди роботов) появилась номинация «Соревнования нанороботов» «Nanogram Competition», в которой игровое поле представляет собой квадрат со стороной 2,5 мм. Максимальный размер игрока ограничен 300 мкм.
_ Концептуальные устройства связи. Фирма Nokia представила NokiaMorph – проект сотового нанотелефона будущего, созданный совместно научно-исследовательским подразделением Nokia и Кембриджским университетом на основе использования нанотехнологических материалов.