Все новости от 27 февраля 2003 г.

Нанотехнология прокладывает путь для микромашин

Нанотехнология — наука о создании устройств размерами менее 100 нм (или одна десятимиллионная часть метра) — позволит компаниям создавать более компактные и дешевые продукты, что, в свою очередь, ведет к появлению новых рынков, сказал профессор Калифорнийского университета в Беркли Альберт Пизано (Albert Pisano).

Например, нанотехнология может оказать существенное влияние на телекоммуникации. Сейчас радиопередатчики на спутниках приходится защищать от радиации, что существенно увеличивает их стоимость. Ученые Стэнфордского университета продемонстрировали компактные незащищенные радиосистемы, способные передавать и принимать сообщения на орбите. Они тоже подвержены влиянию радиации, но достаточно дешевы, чтобы установить на спутнике большое число резервных устройств. В ближайшие пять лет может образоваться полноценный рынок таких передатчиков — так как существует потребность и в повышении качества контроля за линиями электропередач, состоянием дорог и мостов.

Данная технология станет поворотным моментом и в механическом конструировании, так как большая часть этих миниатюрных систем найдет применение в мире чисто физических предметов, таких как насосы, а не для извлечения информации из электрических импульсов, чем заняты микропроцессоры. «Большинство людей забыло, что радио на две трети это фильтры, а фильтры — вещь механическая, — сказал Пизано. — Датчики, вычислительные устройства и средства связи — все это поддается существенной миниатюризации».

Достижения механической инженерии могут сказаться и на электрических батареях. Сегодня килограмм литий-иона, материала, используемого в батареях для ноутбуков, обеспечивает около 400 ватт-часов энергии. А в килограмме метана содержится 15 тыс. ватт-часов. Разница в том, что литий-ион электрически заряжен, а метан производит тепловую энергию. «Можно ли использовать тепловую энергию в столь малом масштабе?» — спрашивает Пизано. Оказывается, можно: ученые уже разработали роторные двигатели микронного размера.

Конечно, путь в нирвану миниатюризации нелегок. В начале 90-х футурологи предсказывали бум на рынке MEMS (микроэлектромеханических систем), аналогичных описываемым выше устройствам. Но проблемы массового производства, корпусов и другие трудности помешали этому рынку состояться.

И все же мы там будем
Для освоения новых технологий требуется время. С момента изобретения транзистора в конце 40-х до появления настоящей электронной индустрии прошло 15 лет. Предстоит преодолеть ряд преград, но прогресс нанотехнологии делает MEMS более перспективными. Пизано считает, что первые «убойные приложения» MEMS появятся в ближайшие пять лет. Благо, спрос на них существует. За последние месяцы фирма Gillette израсходовала на радиопередатчики 500 млн $.

В ходе пятидневной конференции ряд университетов и компаний представит материалы по MEMS. В числе важнейших тем микрофлюидиксы, или миниатюрные машины, способные выполнять биологические анализы, а также пленки или поверхности с сенсорными свойствами. Компании работают и над использованием цепочек молекул для изготовления процессоров или запоминающих устройств. Для развития молекулярных вычислений, вероятно, потребуется гораздо больше времени, но первые результаты обнадеживают.

Молекулярные чипы существенно отличаются от современных кремниевых процессоров, рассказывает менеджер по нанотехнологиям из научного центра IBM Watson Research Center Фэдон Эйвоурис (Phaedon Avouris). Например, герметично запечатанные углеродные нанотрубки несут на себе отрицательный заряд, а на открытом воздухе заряжаются положительно. «Свойства нанотрубок зависят не только от них самих, но и от среды», — говорит Эйвоурис. Чтобы управлять этими свойствами, IBM разрабатывает разнообразные покрытия. 

 Предыдущие публикации:

 В продолжение темы: