Олимпиада НИЯУ МИФИ "Наноэлектроника"

Кристаллы спинового льда и магнитное электричество

VAL — Mon, 31 Jan 2011 06:39:25 GMT

Кристаллы спинового льда (spin ice) и магнитное электричество
Источник: http://nanotex.blog.ru/

О движении электрических зарядов и образуемом ими токе знают все. С передвижениями магнитных зарядов дела до недавнего времени обстояли несколько сложнее – учёные не могли детектировать ни сами магнитные монополи, ни их транспорт. Однако недавно американцам всё же удалось увидеть магнитричество в эксперименте.

У каждого магнита, как известно, два полюса (северный и южный). И сколько бы физики его ни делили, каждый его кусочек (вплоть до единичного атома) будет обладать двумя полюсами. Однако теоретики предсказывали, что существуют магнитные монополи (magnetic monopole) – квазичастицы, несущие на себе только положительный или только отрицательный магнитный заряд. Они не связаны в пары и могут передвигаться по отдельности.

Долгое время учёные разных стран пытались поймать таинственные магнитные монополи. В сентябре нынешнего года им это наконец удалось. Для этого исследователи направили на кристалл спинового льда, охлаждённого до ультранизкой температуры, нейтроны. Поведение элементарных частиц показало – в материале действительно присутствуют магнитные монополи.

Британцы определили, что заряд магнитного монополя равен 5 μB·Å-1 (магнетонам Бора на ангстрем). Кстати, теория давала очень близкое значение: 4,6μB·Å-1. Отметим, что в отличие от фиксированного электрического заряда магнитный может меняться в зависимости от давления и температуры кристалла спинового льда.

Стивен считает, что в будущем магнитные монополи могут быть использованы для создания более компактной компьютерной памяти (так как один монополь соизмерим с отдельным атомом). «Мы пока делаем лишь первые шаги, но кто знает, в каком виде магнитричество будет использовано человечеством лет эдак через сто», — говорит Брамвелл в пресс-релизе Лондонского центра нанотехнологий.

Наноструктуры: однофотонный насос

VAL — Mon, 08 Nov 2010 12:46:31 GMT

Наноструктуры: однофотонный насос
Источник: http://perst.isssph.kiae.ru/Inform/perst/2006/6_17/perst.htm

Quote

Для квантовой криптографии необходим источник одиночных фотонов. Уже давно было предложено в качестве такого источника использовать p-i-QD-i-n структуру, подача напряжения на которую приводит к поступлению электрона в квантовую точку (QD) из n-контакта и дырки из p-контакта. Пара электрона и дырки рекомбинирует в квантовой точке с испусканием одного фотона. Существенным недостатком этого устройства является то, что в течение импульса напряжения есть вероятность того, что в квантовую точку после рекомбинации одной пары может зайти другая пара и тоже прорекомбинировать. В результате источник выдаст два фотона вместо одного. Однако квантовая криптография требует именно одного фотона для соблюдения секретности.

Ученые из Natl. Inst. Standards & Technology (США) произвели небольшое, но очень важное усовершенствование. В структуру введен дополнительный затвор (рис. 1d). Вследствие этого появилась возможность с помощью двух напряжений (напряжение смещения и напряжение на затворе) подбирать условия, когда в квантовую точку может зайти только дырка (рис. 1а). Потом в квантовую точку запускают электрон, в это время новая дырка уже зайти не может (рис. 1b). Таким образом, в течение этого цикла в квантовой точке может гарантированно произойти рекомбинация только одной пары электрона и дырки. Предложенное устройство, действительно, является строго однофотонным насосом.
В.Вьюрков

М-углерод

VAL — Thu, 20 May 2010 16:32:20 GMT

http://elementy.ru/news/431105

Подтверждено существование новой аллотропной формы углерода. Эксперименты показывают, что холодное (при комнатной температуре) сжатие графита под давлением свыше 100 тыс. атмосфер приводит к появлению нового состояния углерода, сопровождающегося перестройкой его внутренней структуры и изменением физических свойств. Группе китайских, американских и российских ученых удалось теоретически рассчитать кристаллическую структуру графита, находящегося в таких условиях, и установить, что это неопознанное состояние углерода следует идентифицировать как его новую аллотропную форму. Исследователи назвали это состояние M-углерод.

Кремниевая наноэлектроника. Физические основы

Rawn — Mon, 18 May 2009 13:22:30 GMT

Кремниевая наноэлектроника. Физические основы

Из учебного пособия "Физические основы кремниевой наноэлектроники", М,: МИФИ, 2008 г. доцента Зебрева Г.И. (Библиотека ядерного университета) для студентов кафедры "Микро- и наноэлектроника" МИФИ.
Пособие подготовлено в рамках иновационной образовательной программы.

Из предисловия:
Данная книга предназначена, в первую очередь, для студентов, специализирующихся в области микро- и наноэлектроники. Для лучшего восприятия изложение ведется по возможности в замкнутом виде от простого к сложному. Тем не менее, предполагается наличие у читателей базовых знаний в размере курса общей физики и элементарных знаний физики полупроводников и полупроводниковых приборов.

Предметом данной книги является кремниевая наноэлектроника, которая понимается как электроника на основе наноразмерных МОП транзисторов, изготовленных на основе кремния. Даже в таком усеченном виде наноэлектроника представляет собой необъятную область. Поэтому отбор материала для относительно небольшой книги определяется интересами автора и его субъективными представлениями о том минимуме, который должен знать современный специалист в области микро- и наноэлектроники.

PS. Про книгу сюда: http://giz.blog.ru/11108787.html

Нано и бананонотехнологии

Rawn — Mon, 18 May 2009 13:11:14 GMT

Нано и бананонотехнологии
Где граница? И другие спорные вопросы

По материалам статьи Ю. Магаршака «Избавление от бананотехнологий»
в приложении к журналу «В мире науки», апрель 2008 года

1. Какими могут быть стратегические направления развития фундаментальной науки?
2. Можно ли превратить нанотехнологии в нанотехнологию – науку и область знаний с четко определенными целями и предметом исследований?
3. К нанотехнологиям относят самые разнообразные самые разнообразные устройства и области знаний. Не слишком ли это широко?
4. Существует ли такая наука «килотехнологии», предметом которой являются устройства, масса которых превышает один килограмм?
5. Чем, кроме размеров отличается наномир, например, от микромира?
6. Где граница между микро- и наномиром?
7. Совпадает ли граница между микро- и наномиром, например, в наноустройствах размером менее 100 нм с таковой в других наноэффектах, например, с физическими процессами, возникающими на поверхности нанокристаллов?
8. Нельзя ли объединить возникающие в наномасштабах процессы в одну или несколько научных и технологических дисциплин; а если это возможно, то в какие именно и исходя из каких критериев?
9. К какой области можно отнести электронику и фотохимию с учетом того, что классический радиус ключевого функционального элемента соответствующих устройств, электрона равен примерно 0, 003 пикометра, а боровский радиус равен примерно 50 пикометрам?
10. Нужно ли вводить новую научную дисциплину пикотехнологию, что звучит не менее, а, может быть, более завораживающе, чем нанотех?
11. Стоит ли вводить для технологий, использующих, например, создание дырок в пленках при их обстреле нуклонами, еще более впечатляюще звучащую дисциплину фемтотех?
12. Какие физические процессы, которые могут быть использованы при создании нанотехнологических материалов у устройств, могут существовать только в наномасштабах?
13. Какие именно технологии могут быть созданы на основе нанофундаментальных процессов, для которых пространственный масштаб, сравнимый с размерами атомов и молекул, принципиально существенен?
14. В чем причина антагонизма в живой природе углерода и наиболее похожего на него по свойствам из всех имеющихся в таблице Менделеева элементов – кремния?
15. Когда, как и при каких условиях электроника (основанная на кремнии) и биологические процессы (для их протекания ключевым элементом является углерод) смогут существовать в функциональной взаимосвязи без антагонизма?
16. Изображение в глазу человека формируется несколько десятков раз в секунду (т.е. в миллиарды раз медленнее, чем процессы, определяющие быстродействие современных компьютеров и телеканалов), скорость распространения нервного импульса – десятки метров в секунду (т.е. в миллионы раз медленнее, чем скорость света, с которой распространяются электромагнитные колебания). Казалось бы, мир углерода безнадежно проигрывает миру кремния. Так ли это?
17. Досягаема ли эффективность работы мозга современным компьютерам?
18. Можно ли перевести электронику с кремния на углерод?
19. Насколько опасно использование углеродной электроники в медицине для живых организмов?
20. Насколько опасно использование нелинейных молекул (шарообразных фуллеренов, дендримеров, имеющих ветвящуюся структуру, и других) в фармакологии и медицине?
21. Не следует ли при переходе к наномасштабам переводить компьютерную технику с булевой алгебры на какую-то другую базисную систему? Известно, что в живых организмах ничего, напоминающего систему нулей и единиц с переводом значений из разряда в разряд при сложении и умножении чисел не обнаружено.
22. Каковы риски и перспективы альтервитальных нанотехнологических революций?
23. Каковы риски гибридных кремнийорганических технологий для окружающей среды и биоценоза?
24. Какие именно научно-технологические дисциплины и области индустрии должны образовываться из круга проблем в настоящее время называемых нанотехнологиями?

ЗЫ. Да, еще вопросик: где граница между наноэлектроникой и физикой?

Углеродные наносети:

Rawn — Mon, 18 May 2009 13:09:06 GMT

УГЛЕРОДНЫЕ НАНОСЕТИ: НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ
Джордж Гранер
--------------------------------------------------------------------------------
ноябрь 2007 № 11 "В МИРЕ НАУКИ"
Информационные технологии
Полностью ЗДЕСЬ!
QUOTE
Случайные сети крошечных углеродных трубок могут стать основой для создания новых устройств, например «электронной бумаги» или легких и гибких солнечных элементов.

В научно-фантастических рассказах часто описывается внеземная жизнь, основанная на кремнии — веществе, без которого невозможно представить современную электронную аппаратуру. Ученые мужи вели дискуссии о возможности создания кремниевых форм жизни. Но время внесло свои коррективы. Сегодня в центре внимания углерод, который в недалеком будущем, возможно, будет играть ведущую роль в создании недорогих электронных устройств, обладающих широким диапазоном новых возможностей.

Тех, кто из школьного курса физики помнит, что алмаз и графит (наиболее известные модификации углерода) плохо проводят электричество, такое заявление может удивить. Однако за последние 15 лет были обнаружены новые формы этого элемента: микроскопические структуры, содержащие от нескольких сотен до 1 тыс. атомов, через которые электроны проходят с легкостью. Наиболее интересными свойствами обладают углеродные нанотрубки — молекулы, представляющие собой «лист» атомов углерода, напоминающий скатанную проволочную сетку. Размер этой «сетки» в 100 млн раз меньше ячейки сетки-рабицы.

Исследователи выяснили, что случайные сети из углеродных нанотрубок (наносети), могут выполнять разнообразные элементарные функции, лежащие в основе электронных цепей. Используя последние открытия химии, специалисты могут создавать такие сети, обладающие проводящими свойствами металлов, или характеристиками полупроводников. Возможно, недалек тот день, когда в электронных устройствах будет использоваться один-единственный материал с широким спектром функций.

Устройства на основе углерода достаточно просты в изготовлении. Растворяя нанотрубки в жидкости и напыляя полученный раствор, инженеры могут формировать тонкие слои, скажем, на гибких листах пластмассы или же накладывать и печатать данные материалы поверх других слоев, имеющих иные электронные функции, например на вещества, которые при приложении напряжения испускают свет...

ЗЫ. Еще одна ссылка: сюда!