Як вплинуть Нанотехнологі на розвиток людського суспільства ?
Нанотехнології майбутнього
Скорочення обсягів електронних компонентів, з яких складаються схеми всіх сучасних чіпів, неухильно починає наближатися до межі, по досягненню яких подальша мініатюризація стане неможливою через низку обмежень фізичного плану. І для подальшого розвитку електроніки будуть потрібні нові матеріали і нові принципи, найбільш перспективними з яких є нанотехнології і молекулярна електроніка . Не так давно вченим з Технологічного інституту Карлсруе (Karlsruhe Institute of Technology, KIT), Німеччина, вдалося зробити досить великий крок на шляху розвитку молекулярної електроніки, вони створили новий молекулярний перемикач , який відрізняється особливо чітким спрацьовуванням, фіксуючи тільки в заданому (включеному або вимкненому ) положенні. Крім цього, ресурс цього перемикача практично нескінченний , він, на відміну від інших подібних пристроїв, не перешкоджаючи функціональності телевізора може спрацьовувати як завгодно велику кількість разів.
"Заміна звичайних кремнієвих електронних компонентів їх молекулярними аналогами дозволить скоротити розміри майбутніх електронних схем мінімум в 100 разів" - розповідає Лукаш Герхард (Lukas Gerhard), вчений з університету Нанотехнологій KIT, - "Це відкриває перед нами досить широке поле для створення надмініатюрний електроніки наступного покоління ".
Базова структура нового молекулярного перемикача складається з декількох атомів вуглецю. Три атома формують свого роду "ноги", на яких перемикач "коштує" на гладкою золотій поверхні. "Важелем" перемикача є Нітрилова група, в центрі якої знаходиться атом азоту. Зміна стану перемикача відбувається під впливом прикладається до нього електричного потенціалу певної полярності і величини, яке взаємодіє з електричним зарядом атома азоту. В даному випадку в ролі другого електрода перемикача і керуючого елемента виступав наконечник скануючого тунельного мікроскопа, але в практичному пристрої цю роль може виконувати і стаціонарний електрод, виготовлений з металу, того ж золота, наприклад.
Розмір структури молекулярного перемикача не перевищує одного нанометра. Для порівняння, розміри самих маленьких елементів кремнієвих електронних компонентів, що використовуються в напівпровідниковій електроніці, становлять близько 10 нанометрів. Але не малі габарити молекулярного перемикача є його основними перевагами. Найголовнішим є висока надійність його роботи, що прикладається до структури перемикача вплив завжди призводить до зміни його стану, до замкненим або розімкненим станом його контакту. Для порівняння, інші подібні молекулярні перемикачі не завжди спрацьовували з настільки високою надійністю через недостатню керованості становищем окремих молекул або їх частин. Крім цього, новий перемикач може спрацьовувати як завгодно велику кількість разів, адже в його структурі не спостерігається ніяких залишкових деформацій.
Створення нового молекулярного перемикача стало можливим завдяки використанню самих останніх досягнень в області синтетичної хімії, які дозволяють синтезувати молекули зі строго заданою формою і взаємним розташуванням входять до них атомів. "Використовуючи методи синтетичної хімії, ми зможемо створити мільярди видів" стандартних блоків ", які є молекулярними аналогами традиційних електронних компонентів" - розповідає Лукаш Герхард, - "І структура цих компонентів буде розрахована таким чином, що вони зможуть працювати як завгодно довго і з високою надійністю , без будь-яких пошкоджень і порушень їх цілісності ".
Скорочення обсягів електронних компонентів, з яких складаються схеми всіх сучасних чіпів, неухильно починає наближатися до межі, по досягненню яких подальша мініатюризація стане неможливою через низку обмежень фізичного плану. І для подальшого розвитку електроніки будуть потрібні нові матеріали і нові принципи, найбільш перспективними з яких є нанотехнології і молекулярна електроніка . Не так давно вченим з Технологічного інституту Карлсруе (Karlsruhe Institute of Technology, KIT), Німеччина, вдалося зробити досить великий крок на шляху розвитку молекулярної електроніки, вони створили новий молекулярний перемикач , який відрізняється особливо чітким спрацьовуванням, фіксуючи тільки в заданому (включеному або вимкненому ) положенні. Крім цього, ресурс цього перемикача практично нескінченний , він, на відміну від інших подібних пристроїв, не перешкоджаючи функціональності телевізора може спрацьовувати як завгодно велику кількість разів.
"Заміна звичайних кремнієвих електронних компонентів їх молекулярними аналогами дозволить скоротити розміри майбутніх електронних схем мінімум в 100 разів" - розповідає Лукаш Герхард (Lukas Gerhard), вчений з університету Нанотехнологій KIT, - "Це відкриває перед нами досить широке поле для створення надмініатюрний електроніки наступного покоління ".
Базова структура нового молекулярного перемикача складається з декількох атомів вуглецю. Три атома формують свого роду "ноги", на яких перемикач "коштує" на гладкою золотій поверхні. "Важелем" перемикача є Нітрилова група, в центрі якої знаходиться атом азоту. Зміна стану перемикача відбувається під впливом прикладається до нього електричного потенціалу певної полярності і величини, яке взаємодіє з електричним зарядом атома азоту. В даному випадку в ролі другого електрода перемикача і керуючого елемента виступав наконечник скануючого тунельного мікроскопа, але в практичному пристрої цю роль може виконувати і стаціонарний електрод, виготовлений з металу, того ж золота, наприклад.
Розмір структури молекулярного перемикача не перевищує одного нанометра. Для порівняння, розміри самих маленьких елементів кремнієвих електронних компонентів, що використовуються в напівпровідниковій електроніці, становлять близько 10 нанометрів. Але не малі габарити молекулярного перемикача є його основними перевагами. Найголовнішим є висока надійність його роботи, що прикладається до структури перемикача вплив завжди призводить до зміни його стану, до замкненим або розімкненим станом його контакту. Для порівняння, інші подібні молекулярні перемикачі не завжди спрацьовували з настільки високою надійністю через недостатню керованості становищем окремих молекул або їх частин. Крім цього, новий перемикач може спрацьовувати як завгодно велику кількість разів, адже в його структурі не спостерігається ніяких залишкових деформацій.
Створення нового молекулярного перемикача стало можливим завдяки використанню самих останніх досягнень в області синтетичної хімії, які дозволяють синтезувати молекули зі строго заданою формою і взаємним розташуванням входять до них атомів. "Використовуючи методи синтетичної хімії, ми зможемо створити мільярди видів" стандартних блоків ", які є молекулярними аналогами традиційних електронних компонентів" - розповідає Лукаш Герхард, - "І структура цих компонентів буде розрахована таким чином, що вони зможуть працювати як завгодно довго і з високою надійністю , без будь-яких пошкоджень і порушень їх цілісності ".