Заработал радиоприемник на нанотрубках ...

[5611]

Использование нанотрубок в бытовой радиоэлектронике стало реальностью. В США разработан первый радиоприемник, не содержащий традиционных полупроводников.

Прототип радиоприемника создано совместными усилиями ученых из университета штата Иллинойс и компании Northrop Grumman Corp Electronics Systems. Статья о работе исследователей принята к публикации в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, ее предварительная онлайновая версия появится на следующей неделе.
Как сообщает Physorg, ученые использовали разработанный в прошлом году Джоном Роджерсом (John Rogers) и его коллегами метод осаждения углеродных нанотрубок на поверхности кварцевых пластин. В результате сформировался тонкий слой из тысяч нанотрубок, расположенных параллельно поверхности с высокой степенью упорядоченности. Далее этот слой подвергали обычным для микроэлектроники технологическим процедурам с образованием на нем транзисторов и других электронных компонентов.
Итогом этого эксперимента стал образец, в котором присутствовали все необходимые блоки для построенного на гетеродинной схеме радиоприемника - встроенную активную антенну, два радиочастотных усилителя, преобразователь частоты и низкочастотный усилитель. В конструкции было использовано семь транзисторов. Аудиосигнал выводится на обычные наушники. Разработчикам удалось настроиться на одну из станций в АМ-диапазоне и прослушать сводку о состоянии дорожного движения.
Проф. Роджерс, руководитель разработки, считает, что изготовление самого миниатюрного работающего радиоприемника не было главной целью ученых. Основной задачей была демонстрация возможностей углеродных нанотрубок в электронике в сравнении с традиционными технологиями. По мнению профессора, именно с аналоговой радиочастотной электроники может начаться широкое использование углеродных нанотрубок, сообщает пресс-релиз американского университета.
http://www.liveinternet.ru/users/peacem ... t65336515/

[5611]

Первый полноценный радиоприемник, целиком изготовленный из углеродных нанотрубок, удалось собрать ученым из Иллинойского университета в Урбана-Шампейн. В это экспериментальное устройство действительно можно вставить наушники и слушать, например, музыку.

Радиоприемники - любимый объект приложения сил для разработчиков новых электронных технологий. В хорошем радиоприемнике должны работать сразу несколько устройств - антенна, резонансные контура, усилители радиочастоты, гетеродин, смеситель, детектор и усилитель низкой частоты. Все эти электронные устройства разные, и если их удалось изготовить - это хороший критерий зрелости технологии.

Ряд научных групп уже заявлял, что им впервые удалось изготовить нанорадио, но на самом деле все ограничивалось лишь частью из вышеперечисленных устройств.

Но теперь ученым удалось найти эффективный способ объединения тысяч нанотрубок в один транзистор. Для этого обычный метод выращивания нанотрубок путем химического осаждения паров усовершенствовали, добавив специальную кварцевую подложку с наночастичками металла-катализатора. Параметры процесса были подобраны так, что благодаря взаимодействию с атомами кварца все углеродные нанотрубки росли в одном направлении вдоль одной из осей кристалла на его поверхности. Нанотрубки вырастали идеально прямыми и лежали строго параллельно друг другу. После этого нанести на них электроды истока и стока, слой диэлектрика и затвор, чтобы получился транзистор, уже не составило труда. Поскольку в одном транзисторе так объединялись тысячи параллельно работающих нанотрубок, он был способен пропускать большой ток, а разброс параметров был невелик за счет статистического усреднения по большому числу нанотрубок.

В новой технологии все нанотрубки выращиваются за один раз, а получаемые при этом транзисторы нетрудно объединить в интегральную схему. Сейчас ученые работают над новой схемой средних размеров, состоящей из сотни транзисторов. В ней будет улучшено качество радиоприема и снижено энергопотребление. А там и до адаптации технологии к массовому производству недалеко.




Ученые из Национального института передовых промышленных исследований и технологий в Цукубе научились резать и сваривать углеродные нанотрубки не хуже обычных водопроводных труб.

Углеродные нанотрубки уже нашли массу приложений - от бронежилетов и водяных фильтров до электроники. Но работать с ними, как с обычными трубами, толком пока никто не умеет. Какая нанотрубка получилась, та и идет в дело. А если она слишком коротка или, наоборот, длинновата? Или нужно посередине сделать отвод, чтобы получился, например, транзистор? Решить такие задачи удалось японским специалистам.

Проще всего оказалось нанотрубки резать. Для этого рядом с местом будущего разреза к трубке присоединяют два электрода и пропускают по ним относительно большой ток (для однослойной нанотрубки достаточно десяти миллиампер). Под действием тока трубка, становясь все тоньше и тоньше, разделяется на две, с закрытыми идеальными углеродными "шапочками" концами.

Сварить две одинаковые нанотрубки тоже оказалось на удивление просто. Два конца соединяют "заглушками" и снова пропускают электрический ток. Когда ток достигает определенного порога (около шести миллиампер), нанотрубки срастаются, причем так быстро, что ученые пока не могут понять, как именно это происходит. Резка и сварка получаются просто идеально. Исследователям удалось разрезать, а затем снова сварить одну и ту же нанотрубку семь раз подряд без заметного ухудшения ее свойств.

Но если взять две нанотрубки разного диаметра, то сварить их уже не так-то просто. При достижении порогового значения тока нанотрубки вроде бы соединяются, но потом соединение быстро разрушается. Многочисленные попытки никак не приводили к успеху. Оказалось, что проблема связана с различиями в структуре соединений атомов углерода. У нанотрубок разного диаметра структура, как правило, разная. Поэтому без значительной перестройки связей соседних атомов углерода прочного соединения не получается.

Чтобы решить эту проблему, ученые использовали частички вольфрама. Вольфрам, будучи хорошим катализатором для углерода, помогает атомам найти оптимальные взаимосвязи и выстроить прочную структуру. С вольфрамовым катализатором за счет отжига удается получить плавное бесшовное соединение нанотрубок практически любого диаметра.

Разумеется, такая резка и сварка нанотрубок "вручную" под наблюдением электронного микроскопа хороша лишь для научных лабораторий, но как только она будет отработана, можно будет задуматься и о промышленном варианте

http://offline.computerra.ru/2008/722/349639/


В наномире изменяются не только механические свойства, температуры плавления веществ, но и их электрические характеристики. В статье, опубликованной в 1998 году в журнале Science (Frank с сотр., Science, т. 280, с. 1744), показано, что сопротивление R цилиндрического резистора наноразмеров нельзя вычислять по известной формуле

R=?L/S ,
где L – длина, S – площадь поперечного сечения, а ? - удельное сопротивление материала резистора. Оказалось, что сопротивление R0 нанорезисторов вообще не зависит от их размеров и вещества, из которого они сделаны, а определяется только двумя фундаментальными физическими константами

R0 =h/(2e2)=12,9 кОм, (1)

где e – заряд электрона (1,6?10-19 Кл), а h – постоянная Планка (6,6?10-34 Дж/с). Величину R0 назвали квантом электрического сопротивления, имея ввиду, что в наномире сопротивления всех резисторов одинаковы.

Квантование электрического сопротивления – не единственная особенность проводимости в наномире. Оказалось, что в нанорезисторе не выделяется «джоулево тепло» при прохождении тока.......

http://www.nanometer.ru/2008/02/20/1203 ... _6061.html

[5611]

Физикам из Университета Манчестера, при поддержке коллег из Голландии и России, удалось впервые синтезировать новый удивительный материал графан - лист графена, к каждому атому углерода которого присоединен один атом водорода. Свойства графана делают весьма заманчивым его использование в электронике и водородной энергетике.

Графен - надежда наноэлектроники - был открыт той же манчестерской командой в 2004-м и с тех пор не сходит со страниц научных журналов. А стабильность графана была предсказана теоретиками из Пенсильванского университета на основе компьютерного моделирования пару лет назад. С тех пор этот материал не раз пытались синтезировать, но без особого успеха. Дело в том, что для присоединения водорода к графену необходимо сначала разбить его молекулу на атомы.
А для этого обычно требуется высокая температура, которая разрушает даже прочную гексагональную структуру графена.
В Манчестере нашли способ обойти эту проблему, применив для разрушения молекул водорода электрический разряд.
Исследование электрических и структурных свойств графана показало, что в нем, в согласии с предсказаниями теоретиков, к каждому атому углерода присоединен один атом водорода.
При этом гексагональная структура графена не нарушается, но атомы углерода немного разворачиваются и сближаются друг с другом, вылезая по разные стороны от плоскости графена.
Эти изменения превращают графан в хороший диэлектрик. При нагреве графана водород улетучивается, и первоначальная структура графена полностью восстанавливается.
Благодаря своим свойствам и малой массе, графан поможет решить проблему хранения водорода. А это, как известно, главное препятствие, стоящее на пути зарождающейся водородной энергетики. Но самым интересным представляется его использование в графеновой электронике. Теперь ясно, что если присоединить водород в нужных местах графенового листа, то удастся превратить его в диэлектрик. То есть с помощью водорода на графене можно рисовать электронные схемы. Плохо, однако, что это придется делать сразу с двух сторон полотна.
Но пока главное - принцип: вместо примесей, которые добавляют в кремний, чтобы изменить его электронные свойства, в графеновой электронике, по всей видимости, к листу углерода будут присоединять подходящие атомы. И, возможно, если водород заменить каким-то другим элементом, то достаточно будет нанести его только с одной стороны листа.
Уже первые эксперименты с графаном дали повод для оптимизма. Но предстоит еще много работы, прежде чем удастся сделать хотя бы обоснованные прогнозы о будущем этого материала http://offline.computerra.ru/2009/770/403030/

[5611]

Нанотранзистор – в 100 раз меньше кремниевого
Ученым, не первый год работающим над вопросом создания наноэлектроники удалось сделать очередной шаг вперед в освоении способов создания наноустройств атомарного масштаба. Как заявляют Джереми Леви и его коллеги из университета Питтсбурга, им удалось создать транзистор размером 2 нм. Это на порядок меньше самого маленького кремниего транзистора, имеющего 45 нм в ширину. Более того, уже созданный, такой транзистор можно формировать, изменяя его геометрию.
Большинство современных транзисторов сейчас создаются на основе кремния методом оптической литографии, однако такой метод не позволяет создавать элементы меньше 20 нм в поперечник. Новая технология дает возможность создавать элементы размером 2 нм, то есть в 10 раз меньше и соответственно, в 100 раз меньшей площади, как заявляет ученый Джереми Леви.
Впервые эта технология была описана в прошлом году. Для получения такого устройства используется атомный силовой микроскоп, зонд которого формирует токопроводящие проволоки, имеющие несколько нм в поперечнике на основе из кристалла титанита стронция и метаалюмината лантана (и тот и другой являются изоляторами). Эти проволоки могут удаляться путем подачи обратного напряжения или под воздействием света, что делает всю структуру изолятором. Такое свойство устройства делает его очень привлекательным для наноэлектроники, в частности, для создания элементов памяти.
В настоящее время питтсбургская команда на основе этой технологии пытается совершить следующий шаг: создание полевых транзисторов и туннельных переходов по тому же принципу, что и нанопроволоку на кристалле-изоляторе. Такие устройства, по их мнению, могут быть упакованы в размер 2 на 2 нанометра.
Как полагают ученые, данная техника создания нанотранзисторов может оказаться перспективной для разработки устройств памяти высокой плотности, химических сенсоров и компьютерных процессоров.
Более того, заявляет Джереми Леви, поскольку такие транзисторы приближаются по размерам как атомарным масштабам, их можно использовать для исследования механических квантовых эффектов, таких, как тунеллирование. Понимание сути этого явления может стать ключевой точкой в разработке новых электронных материалов и даже, возможно, в создании квантовых компьютеров будущего. http://nanodigest.ru/content/view/199/42/

[5611]

Ученые изобрели очередной способ использования нанотрубок – цилиндров из одноатомного слоя углерода. Как сообщают исследователи из университета Цинциннати, новое поколение телефонов может стать значительно меньше и легче вследствие использования достижений нанотехнологий при конструировании антенн.

Антенна является неотъемлемой частью мобильного телефона, тем более что в последние годы телефон используется также для прослушивания FM радио, связи через устройства типа Bluetooth, GPS, Wi-Fi. Основная частота работы лежит в диапазоне 2,5 – 3 гигагерц. Ученые из университета Цинциннати занимаются исследованиями, связанными с нанотрубками, уже давно. Ими было выяснено, что длинное волокно, насыщенное нанотрубками, является великолепным материалом для наноантенн.
Используя прозрачный двусторонний скотч и серебряную мастику физик Дэвид Маст сконструировал симметричную вибраторную антенну. Затем Дэвид разобрав собственный сотовый телефон и заменил родную антенну той, которую он изготовил. Диапазон этой антенны оказался во много раз шире, чем у «родной».Как выразился Дэвид Маст, «То, насколько легко оказалось все проделать, меня приятно удивило. Самое трудное в этой штуке – управление. Циркуляция воздуха в помещении все время смещала антенны».
Нити из углеродных нанотрубок работают в качестве антенны вследствие преодоления так называемого поверхностного эффекта: затухания электромагнитных волн по мере их проникания в глубь проводящей среды.При этом конструкция из нанотрубок выходит очень прочной, поскольку нанотрубки, весящие в тысячу раз меньше, чем медь, при этом в пять раз прочней стали.
http://nanodigest.ru/content/view/214/42/