Prielom materiálu, ktorý nie je špinavý

Prielom materiálu, ktorý nie je špinavý
Anonim

Vedci ovládajú sebazostavenie nových nanodotov

Image

Pomocou pulzných laserov vedci priviedli kovový nikel, aby sa do polí nanodotov zhromaždil - každý z nich si všimne iba sedem nanometrov (sedem milióntín metra) - jednu desatinu priemeru existujúcich nanodotov.

Pretože táto metóda pracuje s rôznymi materiálmi a môže drasticky znížiť nedostatky, nový postup môže tiež podporiť výskum extrémne tvrdých materiálov a úsilia o rozvoj ultrahustej počítačovej pamäte .

Horný obrázok: Obrázok transmisného elektrónového mikroskopu niklových nanodotov zabudovaných do matrice oxidu hlinitého.

Vedci spolupracujú s priemyselným partnerom na aplikovaní tejto techniky na vývoj svetelných diód novej generácie (LED) novej generácie - malých, jasných svetiel, ktoré sú viditeľné v dopravných signalizáciách a luxusných brzdových svetiel pre automobily. Experimentálne LED sú už účinnejšie ako existujúce zariadenia, potenciálne trvajú desaťročia a využívajú zlomok energie žiariviek.

Image

Jagdish Narayan a Ashutosh Tiwari, Štátna univerzita v Severnej Karolíne a Centrum progresívnych materiálov a inteligentných štruktúr Národnej vedeckej nadácie, vynašli nové materiály a výrobné procesy.

Svoje zistenia oznámili v septembri 2004, vydanie nanovedy a nanotechnológie.

Narayan a Tiwari použili impulzný excimérový laser na vytvorenie podmienok, za ktorých sa nikel samočinne zostavuje do trojrozmerného usporiadania, usporiadal polia v matriciach oxidu hlinitého a nitridu titánu. Vedci dúfajú, že použitím podobných techník na nitrid gália a oxid zinočnatý ďalej zlepšia účinnosť svojich LED zariadení.

Počítačové aplikácie sú ešte ďalej, pretože pred tým, ako sa nanodoty stanú skutočnými čipmi, je potrebné odstrániť mnoho ďalších prekážok. Pretože však každý nikel-kovový nanodot mohol teoreticky uchovávať iba jeden kúsok informácií, vedci sa domnievajú, že jednopalcový čip využívajúci túto technológiu by mohol nakoniec uložiť 10 terabitu údajov.

Podľa vedcov by mal mať čip teoreticky niekoľko stokrát viac úložného priestoru ako bežné mikročipy rovnakej veľkosti. Päť terabitov sa zhodovalo náhodne na nikel. Ak budú nakoniec nanodotové pamäťové čipy úspešné, celý obsah Kongresovej knižnice by sa zmestil do vrecka plného „zmien“.

Od vedcov:
„Veľkou výzvou je efektívne a spoľahlivo vybudovať nanoštruktúru, ktorá využíva nanomateriály. Príroda však nechce vytvárať jednotky jednotnej veľkosti s rovnakou veľkosťou - sú vo vyššom energetickom stave.“ - Jagdish "Jay" Narayan, vynikajúci predseda rodiny John CC Fan v odbore materiálov na Štátnej univerzite v Severnej Karolíne a riaditeľ, Centrum NSF pre pokročilé materiály a inteligentné štruktúry

„Vyžaduje sa riadené spracovanie a samoskladanie v troch rozmeroch, pretože tieto štruktúry nemôžete vytvoriť a potom ich zostaviť. Sú príliš malé. Aby ste mohli používať túto technológiu, musíte mať samoobsluhu a musí to byť 3-D . " - Jagdish "Jay" Narayan

„V minulosti sme mohli robiť iba jednovrstvové štruktúry a 3D zostavovanie nebolo možné. Médium sme nemohli ovládať. Teraz, s týmto vývojom, môžeme ovládať médium a robiť 3-D samoorganizáciu „Čo je dôležitejšie, môžeme zmeniť veľkosť v rôznych vrstvách a zmeniť funkčnosť v rôznych hĺbkach.“ “ - Jagdish "Jay" Narayan

„Výskum poskytuje základný rámec pre nanoštruktúrované materiály na uchovávanie informácií, spinové tranzistory, tranzistory s jedným elektrónom a hydridové zariadenia, supertvrdé povlaky a nové biomateriály.“ - Jagdish "Jay" Narayan

„V doteraz vytvorených bodkách 6 - 10 nm máme schopnosť kontrolovať vzory točenia - točenie je to, čo ukladá bit informácií. Za predpokladu, že 7 nm magnetický nanodot bude ukladať jeden bit informácií, môžeme dosiahnuť viac ako 10 biliónov bitov na štvorcový palec, čo je takmer 500-násobok existujúcej hustoty ukladania. ““ - Jagdish "Jay" Narayan

Od odborníkov na NSF:
„Narayan použil základné koncepcie samoinštalovania na vytvorenie trojrozmerného súboru nanodotov, ktoré môžu mať významné aplikácie v osvetlení, laseroch, spintronike a optických zariadeniach. Ak sa vyvinie pre praktické aplikácie v nasledujúcich 2-3 rokoch, Osvetľovacie systémy pre nanodoty môžu mať významné environmentálne, ekonomické a energeticky úsporné výhody. ““ - Mihail C. Roco, hlavný poradca pre nanotechnológie, NSF

„Štúdia poukazuje na dôležitosť základného výskumu a podpory technických inovácií. Toto zariadenie je súčasťou prvej generácie pasívnych nanoštruktúr a ukazuje, ako by sa dalo využiť ekonomické javy nových javov a správania materiálov v nanorozmeroch.“ - Mihail C. Roco

„Ide o ilustráciu všeobecného cieľa Národnej iniciatívy USA pre nanotechnológie (NNI) - systematickej kontroly nanomateriálu s cieľom získať nové vlastnosti a funkcie.“ - Mihail C. Roco

„Vytvárame infraštruktúru: NCSU si vybudovala silné stránky v oblasti nanoštruktúrovaných materiálov av tejto chvíli vidíme niekoľko výsledkov, ktoré neboli pôvodne plánované.“ - Mihail C. Roco

„Rozšírenie infraštruktúry pre výskum v nanomateriáloch vytvorilo obrovskú základňu vedeckého objavu a potenciálneho technologického rozvoja. Podobný trend možno pozorovať aj vo vzdelávaní. Z 5 univerzít s vysokoškolským vzdelaním v roku 1999 máme teraz asi 270 akademických inštitúcií s vysokoškolským vzdelaním a vysokoškolským vzdelaním. programy týkajúce sa vedy a techniky pre nanomateriály. ““ - Mihail C. Roco

Zdroj: NSF