Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Search the Community

Showing results for tags 'krzem'.



More search options

  • Search By Tags

    Type tags separated by commas.
  • Search By Author

Content Type


Forums

  • Nasza społeczność
    • Sprawy administracyjne i inne
    • Luźne gatki
  • Komentarze do wiadomości
    • Medycyna
    • Technologia
    • Psychologia
    • Zdrowie i uroda
    • Bezpieczeństwo IT
    • Nauki przyrodnicze
    • Astronomia i fizyka
    • Humanistyka
    • Ciekawostki
  • Artykuły
    • Artykuły
  • Inne
    • Wywiady
    • Książki

Find results in...

Find results that contain...


Date Created

  • Start

    End


Last Updated

  • Start

    End


Filter by number of...

Joined

  • Start

    End


Group


Adres URL


Skype


ICQ


Jabber


MSN


AIM


Yahoo


Lokalizacja


Zainteresowania

Found 48 results

  1. Pochodzący z Nepalu 18-letni Milan Karki opracował z czterema kolegami z klasy nowy typ baterii słonecznej z ludzkich włosów. Wg niego, to doskonałe rozwiązanie problemu energetycznego krajów rozwijających się. Włosy miałyby być łatwo dostępnym przewodnikiem. Na początku chciałem zelektryfikować mój dom, potem moją wioskę. Teraz myślę o całym świecie – opowiada chłopak, który chodzi do szkoły w Katmandu. W jego wynalazku kosztowny krzem został zastąpiony włosami, które można zbierać we własnym zakresie bądź we współpracy z lokalnymi fryzjerami. Nepal jest jednym z najsłabiej rozwiniętych i najbiedniejszych krajów świata. Spora część obszarów wiejskich w ogóle nie ma dostępu do prądu, a w tych zelektryfikowanych też jest niewiele lepiej, ponieważ nie można z niego korzystać nawet do 16 godzin na dobę. Wszystko zaczęło się od szkolnego eksperymentu, lecz teraz chłopcy próbują skomercjalizować swoją baterię. Wysłali już kilka egzemplarzy do różnych dystryktów. Panel wytwarza napięcie rzędu 9 woltów, a koszt produkcji jednego to ok. 107 zł. Milan sądzi jednak, że gdyby urządzenia produkowano masowo, można by je sprzedawać o ponad 50% taniej. Oznacza to, że dałoby się je nabyć za ¼ ceny obecnie dostępnych paneli. Pomysł Nepalczyków bazuje na tym, że barwnik włosów, melanina, jest wrażliwy na światło i działa jak przewodnik. Za pomocą baterii słonecznej Milana można naładować choćby telefon komórkowy. Początkowo mieszkańcy jego rodzinnej wioski przyglądali się przedsięwzięciu ze zdziwieniem, a nawet strachem. Wiara w przesądy nie jest tu bowiem wcale taka rzadka. Wierzą w gusła i nie wierzą w naukę, ale teraz zmienili zdanie. Chłopaka zainspirowała książka Stephena Hawkinga, w której opisywał on metody pozyskiwania elektryczności statycznej z włosów. Co ważne, pół kilo włosów wystarcza na kilka miesięcy, a opakowanie baterii zaledwie na parę nocy. Ludzie z łatwością sami wymienią wykorzystane w panelach włosy, przez co nie będą one właściwie wymagać żadnego serwisowania.
  2. Hodowanie i precyzyjne pozycjonowanie na krzemowym podłożu mikroskopijnych kryształów tlenku cynku o kształcie włóczni może zwiększyć wydajność baterii słonecznych. Doktor Jay A. Switzer i jego zespół z Missouri University of Science and Technology poinformowali w piśmie Chemistry of Materials, że ich wynalazek przyczyni się też do stworzenia doskonalszych laserów, źródeł oświetlenia czy urządzeń piezoelektrycznych. Naukowcy zanurzyli kryształ krzemu w alkalicznym roztworze zawierającym jony cynku. Doprowadziło to do porastania krzemu niewielkimi kryształami tlenku cynku o średnicy 100-200 nanometrów i długości 1 mikrometra. Tlenek cynku jest w stanie zarówno absorbować, jak i emitować światło. Tak więc w bateriach słonecznych przydadzą się jego właściwości absorpcyjne, a w laserach - emisyjne. Zarówno tlenek cynku jak i krzem są półprzewodnikami, jednak oba materiały absorbują różne spektrum promieniowania. Krzem dobrze absorbuje podczerwień, a tlenek cynku - ultrafiolet. Łącząc je uzyskujemy ogniwo o szerszym spektrum działania. Inni naukowcy już wcześniej wpadli na pomysł łączenia tych materiałów, jednak nikt nie opracował wystarczająco dobrej metody. Łączenia dokonywano metodami próżniowymi, a ze względu na wysoką reaktywność krzemu nie można było osadzać tlenku cynku bezpośrednio na nim, potrzebny był trzeci materiał, pełniący rolę bufora. Metoda taka jest jednak bardzo droga, a ponadto nie dawała gwarancji precyzyjnego osadzania. Odsetek błędów wynosił aż 40%. Switzer i jego koledzy zauważyli, że należy pochylić kryształy tlenku cynku, by można było je precyzyjnie i bez żadnego bufora osadzać na krzemie. Przy nachyleniu rzędu 51 stopni względem powierzchni krzemu, odsetek błędów został zmniejszony do 0,2%. Precyzja jest konieczna, by osiągnąć dobrą wydajność.
  3. Badacze z laboratoriów Fujitsu w Kawasaki informują, że dzięki zastąpieniu tranzystorów krzemowych ich odpowiednikami z azotku galu (GaN) w konwerterach prądu zmiennego i stałego można aż o 30% zmniejszyć straty w przetwornicy. Ponadto azotek galu sprawuje się przy wyższych częstotliwościach znacznie lepiej od krzemu. To z kolei oznacza, że zasilacze do laptopów mogłyby stać się na tyle małe, iż uda się je wbudować w komputer. Już w 2011 roku na rynek mogą trafić urządzenia 10-krotnie mniejsze niż obecnie. Użytkownikowi wystarczyłby więc zwykły kabel i nie musiałby nosić ze sobą oryginalnego kabla z zasilaczem. Inżynierowie Fujitsu pracują obecnie nad skonstruowaniem zasilaczy z tranzystorami GaN, które zostaną zastosowane w centrach bazodanowych. Zdaniem Japończyków pozwoli to na 12-procentową redukcję zużycia energii w tego typu instalacjach.
  4. Profesor Marshall Stoneham z Londyńskiego Centrum Nanotechnologii na University College London twierdzi, że znalazł idealny materiał dla komputerów kwantowych. Jest nim diament, który ma być dla maszyn przyszłości tym, czym dla obecnych komputerów jest krzem. Przed twórcami komputerów kwantowych stoi wiele wyzwań, a najważniejszym z nich jest znalezienie sposobu na odczytanie zapisanych informacji. Stany kwantowe są bardzo nietrwałe, a jakakolwiek próba manipulowania informacją może zakończyć się jej bezpowrotnym zniszczeniem. Dlatego też uczeni zastanawiają się w jaki sposób przechowywać samą informację kwantową i w jaki sposób ją odczytać. Profesor Stoneham uważa, że diament wzbogacony azotem to materiał, który pozwoli na wystarczająco długie przechowywanie informacji kwantowych. Na niewielkiej przestrzeni pozwala też na przechowywanie stosunkowo dużej ilości danych. Ponadto qubity (kwantowe bity) w diamencie mogą być splątane, co pozwala na przetwarzanie i przesyłanie informacji. Manipulacja kwantową informacją zapisaną w diamentach jest możliwa za pomocą dział fotonowych i, co niezwykle istotne, odbywa się w temperaturze pokojowej. Trudno w tej chwili orzec, czy rzeczywiście w kwantowych komputerach znajdą się diamenty. Prace nad maszynami przyszłości trwają w wielu ośrodkach, które stosują liczne różne materiały. Dopiero za kilkanaście lat dowiemy się, jak będzie wyglądał kwantowy komputer.
  5. Inżynierowie Intela zaprezentowali rekordowo wydajny krzemowy fotodetektor. Urządzenie, pracujące z częstotliwością 340 GHz to kolejne znaczące osiągnięcie na polu krzemowej fotoniki. Po raz pierwszy w historii krzemowa fotonika osiągnęła większą wydajność, niż urządzenia fotoniczne oparte na pierwiastkach z grup III i IV, w tym przypadku większą niż fosforek indu - mówi Mario Paniccia, dyrektor intelowskiego laboratorium, w którym powstał fotodetektor. Rozpoczynając nasze prace, założyliśmy, że chcemy stworzyć krzemowe urządzenie o wydajności sięgającej co najmniej 90% wydajności urządzeń zbudowanych z egzotycznych pierwiastków. A udało nam się zbudować urządzenie o wydajności większej, niż taka, jaką można osiągnąć za pomocą fosforku indu - dodaje. Urządzenia zbudowane z krzemu będą wielokrotnie tańsze niż te wykorzystujące egzotyczne pierwiastki. Paniccia wierzy, że z czasem całą fotonikę będzie można przestawić na krzem. Wyjątkiem będą lasery, które wymagają niewielkich ilości germanu. Krzemowe urządzenia fotoniczne znajdą zastosowanie nie tylko w sieciach telekomunikacyjnych, ale również w komputerach optycznych, systemach działających na podczerwień czy aparatach fotograficznych.
  6. Na uniwersytecie z Zurichu powstał najdoskonalszy w historii wodoodporny materiał, nadający się do produkcji ubrań. Jest on dziełem zespołu pracującego pod kierunkiem Stefana Seegera. Nowy materiał stworzono z poliestru pokrytego milionami niewielkich krzemowych igiełek. Jeśli trafi nań woda, to nie rozleje się po jego powierzchni, a pozostanie w formie kuli. Nie utrzyma się jednak długo na materiale. Wystarczy bowiem, by został on odchylony od poziomu o zaledwie 2 stopnie, a woda spłynie, nie pozostawiając za sobą śladu. Tajemnica materiału tkwi w zastosowaniu wspomnianych już krzemowych igiełek o szerokości zaledwie 40 nanometrów. Krzem jest wysoce hydrofobowy i zapobiega przesiąkaniu wody do poliestru, na którym go umieszczono. "Woda pozostaje na krzemie tak, jak fakir siedzi na łóżku z gwoździ" - mówią wynalazcy materiału. Ponadto pomiędzy igiełkami z krzemu zostaje uwięzione powietrze, które zapewnia dodatkową ochronę poliestru przed kontaktem z wodą i ułatwia ześlizgiwanie się kropli z materiału. Tę właściwość mogą w przyszłości wykorzystać twórcy strojów dla pływaków. Mogą zatem powstać kostiumy, które nigdy nie zmokną, a jednocześnie będą stawiały mniejszy opór podczas pływania. Produkcja nowego materiału jest prosta. Wystarczy poliester umieścić w gazie, w którym rozpuszczono krzem. Dojdzie wówczas do kondensacji krzemu na poliestrze i samoczynnego powstania krzemowych igiełek. Co więcej, zamiast poliestru można też wykorzystać inne tekstylia, jak wełnę, bawełnę czy wiskozę. Najbardziej interesującą cechą nowego materiału jest jego odporność mechaniczna. Co prawda utraci on z czasem swoje właściwości, jeśli będziemy go codziennie prać, jednak jest pod tym względem daleko bardziej doskonały, niż inne wodoodporne tekstylia. Dlatego też Szwajcarzy mówią, że jesteśmy blisko początków epoki samoczyszczących się ubrań.
  7. Na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles (UCLA) opracowano metodę pozyskiwania dużych płacht grafenu o niemal doskonałych właściwościach. Słowo "dużych" odnosi się oczywiście do skali nano, gdyż płachty te mają grubość 0,6 nanometra, a ich długość i szerokość wynoszą 20x40 mikrometrów. To największe dotychczas uzyskane płachty. Profesor Yang Yang i jego zespół umieścili następnie swoje płachty na krzemowym podłożu i stworzyli z nich prototypowe tranzystory polowe. Po uzyskaniu co najmniej 50 takich tranzystorów naukowcy odkryli, że pracują one przy natężeniu kilku miliamperów. Stworzony przez nich grafen sprawuje się zatem około 1000-krotnie lepiej niż grafen produkowany za pomocą obecnie stosowanych metod. Sądzimy, że to zupełnie zmienia warunki gry i w przyszłości umożliwi nam stworzenie grafenowej elektroniki - mówi Yang. Specjaliści wiążą z grafenem olbrzymie nadzieje. Elektrony wędrują w nim dziesiątki razy szybciej niż w krzemie, więc grafen może posłużyć do stworzenia mniejszych, szybszych i mniej energochłonnych podzespołów elektronicznych. Grafen może też zastąpić tlenek indowo-cynowy w elektrodach oraz krzem w wyświetlaczach ciekłokrystalicznych. Istnieje kilka metod pozyskiwania grafenu. Najprostsza to odrywanie grafenu od powierzchni grafitu za pomocą taśmy klejącej. Uzyskuje się w ten sposób niewielkie ilości grafenu w bardzo małych kawałkach. Tymczasem, aby móc zastosować grafen w elektronice, konieczne jest uzyskanie dużych jednorodnych płacht, którymi możnaby pokryć krzemowe podłoże. Wówczas grafen znajdzie zastosowanie w technikach litograficznych. Przed dwoma laty opracowano sposób na pozyskiwanie większych niż dotąd kawałków grafenu. Najpierw utleniono grafit, a nastepnie rozpuszczono go w wodzie. Tlen doprowadzał do oderwania się od grafitu grafenowych płacht, które następnie były umieszczane na podłożu. Później za pomocą wysokiej temperatury lub środków chemicznych pozbywano się tlenu. W ten sposób uzyskiwano na podłożu grafenowe płachty o grubości 1-2 nanometrów i szerokości kilku centymetrów. Jednak przy takiej metodzie produkcji pomiędzy grafenem a podłożem pozostawało uwięzionych sporo atomów tlenu, co niekorzystnie wpływało na elektryczne właściwości grafenu. Yang i jego grupa udoskonalili tę metodę. Utleniony grafit rozpuścili w hydrazynie. To z jednej strony pozwoliło na uzyskanie grafenowych płacht, a jednocześnie usunęło niemal wszystkie atomy tlenu. Następnie grafen został umieszczony na krzemie, chociaż można go też umieścić na podłożu elastycznym. Manish Chhowalla, autor wcześniejszej metody pozyskiwania grafenu, chwali naukowców z UCLA mówiąc, że najważniejszym ich osiągnięciem jest skuteczne usunięcie niemal wszystkich grup tlenowych. Niemal wszystkich, gdyż uzyskali grafen o grubości 0,6 nanometra. Tymczasem czysty grafen ma grubość 0,34 nm. Wiadomo zatem, że część tlenu pozostała nieusunięta. To z kolei oznacza, że właściwości elektryczne uzyskanych podzespołów można jeszcze polepszyć. Naukowcom z UCLA udało się jednolicie pokryć grafenem fragment krzemowego plastra o wymiarach 1,5x1,5 cm. Następnie umieścili tam złote elektrody, uzyskując tranzystory. Osiągnęli więc sporo. Znacznie ulepszyli właściwości elektryczne grafenu i pokryli nim dużą powierzchnię. Dużo zostało jeszcze do zrobienia. Muszą znaleźć sposób na uzyskanie czystego grafenu o grubości 0,34 nanometra i opracować metodę, która pozwoli na jednolite pokrywanie nim co najmniej 12-calowych plastrów krzemowych. Dopóki im się to nie uda, przemysł elektroniczny nie będzie mógł wdrożyć ich wynalazku.
  8. Na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley opracowano nową metodę tworzenia układów scalonych, która znacząco zwiększa możliwości obecnie wykorzystywanej litografii. Akademicy połączyli metalowe soczewki skupiające światło dzięki pobudzonym elektronom (plazmonom) z "latającą głowicą" przypominającą głowicę zapisująco/odczytującą dysku twardego. Już obecnie za pomocą takiego urządzenia naukowcy są w stanie tworzyć linie szerokości 80 nanometrów z prędkością 12 metrów na sekundę. Twierdzą przy tym, że uda im się zwiększyć rozdzielczość urządzenia. Dzięki nanolitografii plazmonowej będziemy w stanie 10-krotnie zmniejszyć powierzchnię obecnie wykorzystywanych procesorów, jednocześnie znacząco zwiększając ich wydajność. Technologia ta może również zostać wykorzystana do tworzenia ultragęstych dysków twardych, które przechowają od 10 do 100 razy więcej danych, niż dzisiejsze dyski - mówi profesor Xiang Zhang, szef zespołu badawczego. Współczesne procesy litograficzne są bardzo podobne do procesu tworzenia fotografii. Pokryty światłoczułym materiałem plaster krzemowy poddaje się działaniu światła przepuszczonego przez maskę, która jest wzorcem przyszłego układu scalonego. Następnie naświetlony plaster poddaje się obróbce chemicznej, w wyniku której wzorzec pokrywa się odpowiednią siecią połączeń i podzespołów. Magister Liang Pan, który współpracuje przy wspomniany projekcie z profesorami Zhangiem i Davidem Bogym, wyjaśnia: Litografia optyczna, zwana też fotolitografią, umożliwia tworzenie złożonych wzorców na krzemowym podłożu. Jednak możliwości tej techniki ogranicza fundamentalna natura światła. W celu uzyskania coraz mniejszych elementów, musimy używać światła o coraz krótszej fali, co dramatycznie zwiększa koszty produkcji. Ponadto istnieje też limit dyfrakcji, ograniczający stopień skupienia światła. Przy obecnych technikach litograficznych tą granicą jest 35 nanometrów. Opracowana przez nas technologia pozwala na osiągnięcie znacznie większej rozdzielczości stosunkowo niewielkim kosztem. Naukowcy z Berkeley, by pokonać limit dyfrakcji, postanowili wykorzystać fakt, że na powierzchni metali znajdują się wolne elektrony, które po wystawieniu na działanie światła zaczynają oscylować. Ten proces oscylacji, podczas którego światło jest absorbowane i generowane, jest znany jako fala zanikająca, a jej długość jest znacznie mniejsza niż długość fali światła. Specjaliści stworzyli srebrne plazmonowe soczewki składające się z koncentrycznych kręgów, dzięki którym światło skupia się w centrum soczewki i jest emitowane na drugą stronę przez umieszczoną w jej centrum dziurę. W prototypowych soczewkach dziury miały średnicę mniejszą niż 100 nanometrów, ale, teoretycznie, możliwe jest stworzenie otworów o średnicy 5-10 nanometrów. Zestaw takich soczewek został następnie umieszczony na "latającej plazmonowej głowicy", czyli wspomnianej wcześniej głowicy poruszającej się w czasie procesu litograficznego nad światłoczułą powierzchnią. Eksperci z Berkeley mówią, że na takiej głowicy można umieścić nawet 100 000 soczewek, znacznie zwiększając jej wydajność. Cały proces przypomina nieco odtwarzanie płyt winylowych, gdzie ramieniem z igłą jest głowica plazmonowa, a płytą - obracający się plaster krzemowy. Jako że emitowane przez plazmony światło zanika po przebyciu około 100 nanometrów, głowica musi znajdować się blisko plastra, na którym tworzy układ scalony. Jest ona utrzymywana w odległości 20 nanometrów od plastra przez powietrze, którego ruch wywołany jest obracaniem się samego plastra. Naukowcy udowodnili, że dzięki swojemu urządzeniu są w stanie drukować ścieżki z prędkością od 4 do 12 metrów na sekundę. O tym, jak precyzyjnie działa całość, niech świadczy porównanie profesora Zhanga, który stwierdził, że to tak, jakby Boeing 747 leciał na wysokości 2 milimetrów nad ziemią. Co więcej, odległość wspomnianych 20 nanometrów jest stała i utrzymuje się bez względu na nierówności powierzchni plastra. Obecnie pojedyncza maszyna do litografii kosztuje 20 milionów dolarów, a zestaw masek - milion dolarów. Przechodzenie na kolejny etap procesu produkcyjnego, czyli zmniejszanie skali np. z 60 do 45 nanometrów, wymaga zastosowania kolejnych bardzo kosztownych luster i soczewek. Inżynierowie z Berkeley mówią, że dzięki ich technologii urządzenia do litografii, które muszą powstać, by można było nadal zmniejszać poszczególne elementy układu scalonego, będą kosztowały wielokrotnie mniej, niż przy zastosowaniu tradycyjnej technologii. Istnieją, oczywiście, rozwiązania alternatywne dla propozycji z Berkeley - elektronolitografia czy rentgenolitografia - jednak, w porównaniu z nanolitografią plazmonową proces tworzenia układów scalonych jest w tych przypadkach znacznie wolniejszy. Profesor Zhang mówi, że opracowana przez jego zespół technologia powinna trafić na rynek w ciągu 3-5 lat.
  9. Badacze z Uniwersytetu w Osace zademonstrowali "atomowe pióro", za pomocą którego można na powierzchni metalu (półprzewodnika) utworzyć jakiś wzór, np. wyraz, manipulując położeniem poszczególnych atomów na jego powierzchni. Japończycy wykorzystali do tego celu czubek dźwigienki mikroskopu sił atomowych. Wszystko opiera się na wcześniejszym odkryciu, że jeśli zbliży się je na odpowiednią odległość, atomy krzemu z końcówki sondy skanującej zamieniają się miejscami z atomami półprzewodnika. Eksploatując to zjawisko, naukowcy z Kraju Kwitnącej Wiśni wypisali atomami krzemu na powierzchni próbki symbol chemiczny ich pierwiastka - Si. Choć może to zaskakiwać, zajęło im to 1,5 godziny. Zabieg przeprowadzono w temperaturze pokojowej. Napis mierzy 2 na 2 nanometry, czyli jest o 40 tys. mniejszy od średnicy przeciętnego ludzkiego włosa. Opisaną technologię można wykorzystać np. przy produkcji chipów, a ostatecznie komputerów wielkości zegarka na rękę.
  10. Niemiecka firma AMO, we współpracy z brytyjskimi naukowcami z University of Manchester, stworzyła grafenowy przełącznik. Grafen, dwuwymiarowa struktura węgla, być może w przyszłości zastąpi w elektronice krzem. Materiał ten pozwala na 100-krotnie szybszy przepływ elektronów, niż ma to miejsce w krzemie. Stąd też grafenowy tranzystor może być, teoretycznie, nawet 100 razy bardziej wydajny od swojego krzemowego odpowiednika. Problem w tym, że w grafenie ładunki elektryczne poruszają się z taką łatwością, iż trudno je zatrzymać. A tranzystor, żeby był użyteczny, musi sterować przepływem ładunków elektrycznych, a więc je zatrzymywać bądź przepuszczać. Niemcy zauważyli, że jeśli do grafenu zostanie przyłożone pole elektryczne, powoduje ono zmianę właściwości chemicznych materiału, a to z kolei prowadzi do zmiany jego przewodnictwa. Stworzyli więc strukturę podobną do tranzystora: dwie elektrody połączyli za pomocą grafenu, a pomiędzy nimi umieścili trzecią, która była od grafenu oddzielona cienką warstwą dwutlenku krzemu. Gdy do środkowej elektrody przyłożyli napięcie -5 wolt, zauważyli, że przewodność grafenu zmniejszyła się o sześć rzędów wielkości, prowadząc do zatrzymania przepływu prądu. Po przyłożeniu napięcia +5 wolt, przewodność wróciła do normy. Niemcy zbadali dziesiątki podobnie działających urządzeń. Jeden z eksperymentów daje nadzieję, że z grafenu będzie można produkować pamięci nieulotne. Max Lemme, jeden z badaczy, stwierdza, że o ile obecnie wykorzystywane materiały do produkcji układów pamięci są ograniczone wielkością komórki pamięci, w przypadku grafenu niewykluczone jest, że komórka ta mogłaby osiągnąć wielkość pojedynczej molekuły. Sądzę, że możemy ją zmniejszyć do rozmiarów 1 nanometr na 1 nanometr - powiedział. Na razie jednak nie mamy co liczyć na pojawienie się grafenowej elektroniki. Przełączanie stanów w "tranzystorach" jest zbyt powolne, a przed zastosowaniem grafenu do produkcji układów pamięci trzeba najpierw sprawdzić, czy materiał ten jest w stanie wytrzymać setki tysięcy cykli zapisu i odczytu. Naukowcy wciąż też nie wiedzą, jaki jest mechanizm wspomnianych powyżej zmian właściwości grafenu. Przypuszczają, że pole elektryczne powoduje, iż do grafenu przyłącza się grupa hydroksylowa (OH), która zmienia go w tlenek grafenu. To całkowicie kontrolowana reakcja. Nie powoduje ona zniszczenia struktury grafenu. Po prostu odłączamy i dołączamy molekułę, zmieniając właściwości elektryczne materiału - mówi Andre Geim z University of Manchester.
  11. Amerykańscy naukowcy z University of Illinois at Urbana-Champaign (UIUC) zaprezentowali pierwszy elastyczny krzemowy układ elektroniczny. Zespół pod kierunkiem Johna Rogersa zaprezentował układ wykonany z krzemu i tworzywa sztucznego, którego grubość wynosi zaledwie 1,5 mikrona. Układ jest na tyle elastyczny, że można go nawet owinąć wokół sfery. Przekonanie, że krzem nie nadaje się do takich zastosowań, ponieważ jest zbyt sztywny i kruchy, zostało właśnie wyrzucone przez okno - mówi profesor John Rogers, szef zespołu badawczego. Opracowane przez niego układy będzie można wykorzystywać zarówno w medycynie, jak i owijać nimi np. kadłuby samolotów, dzięki czemu będą monitorowały stan poszycia. Żeby wyprodukować układ, najpierw na sztywne podłoże nałożono warstwę polimeru. na niej umieszczono bardzo cienką warstwę tworzywa sztucznego. Kolejnym krokiem było wykorzystanie konwencjonalnych metod produkcji elektroniki (w tym metod łączenia nanowstążek pojedynczych kryształów krzemu za pomocą nadruków). W ten sposób na polimerze powstała warstwa plastiku i krzemu, która była 50-krotnie mniejsza od średnicy ludzkiego włosa. Następnie polimer usunięto, a plastik wraz z krzemem umieszczono na elastycznym podłożu ze wstępnie rozciągniętej "krzemowej gumy". Po przymocowaniu wspomnianej warstwy naciąg został zwolniony. To spowodowało, że na warstwę zaczęły działać duże siły, dzięki którym warstwa została pofalowana, co umożliwia jej wyginanie w różnych kierunkach. Naukowcy z UIUC stworzyli już układy scalone składające się z tranzystorów, oscylatorów, bramek logicznych i wzmacniaczy. Ich właściwości elektroniczne są podobne do właściwości układów tworzonych na sztywnym podłożu krzemowym. Co więcej, układ pracuje bez zakłóceń, gdy działają nań siły powodujące jego rozciąganie, ściskanie czy wyginanie.
  12. Poniższa informacja to żart primaaprilisowy. Andrew Dornall, jeden z inżynierów Intela, poinformował na swoim blogu o stworzeniu przez jego firmę pierwszego w historii grafenowego procesora. Kość przeszła pomyślnie wszystkie testy. Oczywiście technologia, która pozwoli na zastąpienie krzemu grafenem znajduje się na wczesnym etapie rozwoju. Jak informuje Dornall, największym problemem grafenowego CPU jest fakt, że w niskich temperaturach staje się on bardzo kruchy. Będzie to miało znaczenie przy transporcie, montażu oraz zastosowaniu procesora w ekstremalnych warunkach (np. w arktycznych stacjach badawczych). Bardzo możliwe, że, jeśli nie uda się pokonać tej przeszkody, to w okresach, gdy panują niższe temperatury, grafenowe procesory nie będą sprzedawane klientom indywidulanym, którzy będą musieli przynieść posiadany przez siebie komputer do sklepu, gdzie za pomocą specjalistycznych narzędzi procesor zostanie zamontowany. Intel jest jednak dobrej myśli. Procesor już w tej chwili, dzięki większej ruchliwości elektronów w grafenie (wynosi ona nawet 200 000 cm2/VS, podczas gdy wartość dla krzemu to zaledwie 1500 cm2/Vs), jest niemal tak wydajny, jak najbardziej zaawansowane krzemowe układy Intela. Jak tak dalej pójdzie, to za 2-3 lata w notebookach będziemy mieli kości bardziej wydajne, od najlepszych układów serwerowych zbudowanych z krzemu. Do tego będą tańsze i nie będą się w ogóle grzały - pisze Dornall. Jego zdaniem jeszcze pod koniec bieżącego roku Intel dostarczy swoim klientom próbki grafenowych procesorów, a jeśli wszystko odbędzie się zgodnie z planem, to pierwsze CPU zbudowane z grafenu mogą trafić na rynek już w drugiej połowie przyszłego roku. Niewykluczone, spekuluje Dornall, że Intel, zainteresowany jak najszybszym rozwojem procesorów z grafenu, zaproponuje IBM-owi utworzenie wspólnej firmy, która zajmie się rozwojem i produkcją tego typu układów. Trzeba bowiem pamiętać, że IBM prowadzi bardzo zaawansowane prace nad grafenem.
  13. Dzięki pracom naukowców z Uniwersytetu Stanforda na rynek mogą trafić baterie, które na pojedynczym ładowaniu zapewnią całodobową lub dłuższą pracę laptopa. Amerykańscy uczeni dokonali wielkiego przełomu, opracowując metodę wykorzystania krzemowych nanokabli w roli baterii litowo-jonowej. Standardowy laptop korzystający z takich baterii mógłby pracować nawet 40 godzin. Od co najmniej 30 lat uczeni wiedzą, że krzem ma olbrzymią teoretyczną pojemność elektryczną. Problem jednak w tym, że anoda stworzona z krzemu bardzo szybko ulega degeneracji podczas ładowania i rozładowywania. Przez kilkadziesiąt lat nikomu nie udało się rozwiązać tego problemu. Dokonał tego dopiero zespół profesora Yi Cui z Wydziału Wiedzy Materiałowej i Inżynierii Uniwersytetu Stanforda. Nową anodę baterii litowo-jonowej zbudowano z krzemowych nanokabli. Lit jest przechowywany wśród gęstego „lasu” takich kabli, z których każdy ma średnicę tysiące razy mniejszą od grubości kartki papieru. Kable te, gdy są zanurzone w licie, czterokrotnie zwiększają swoją objętość. Jednak, w przeciwieństwie do tradycyjnie wykorzystywanego grafitu, krzem nie zaczyna pękać. Profesor Cui mówi, że istnieją tylko dwie przeszkody na drodze do upowszechnienia się nowych baterii: należy je pomniejszyć i oszacować koszty produkcji. Uczony uważa, że w ciągu najbliższych lat krzemowe baterie trafią na rynek.
  14. Krzem wciąż pozostaje podstawowym materiałem używanym w elektronice i pomimo pojawiających się czasami głosów, iż jego czas dobiega końca, ciągły postęp technologiczny pozwala na znajdowanie kolejnych zastosowań dla tego materiału. Od pewnego czasu naukowcy zwracają coraz większą uwagę na grafen – dwuwymiarową strukturę atomów węgla ułożonych w heksagonalną sieć. Po raz pierwszy grafen wyizolowano przed kilku laty na uniwersytecie w Manchesterze. W ubiegłym roku informowaliśmy o najcieńszym materiale stworzonym z grafenu oraz o grafenowym tranzystorze. Tym razem naukowcy z Manchesteru, we współpracy z kolegami z Rosji, Holandii i USA po raz kolejny dowiedli niezwykłych właściwości grafenu. Wykazali oni, że elektrony mogą poruszać się w grafenie znacznie szybciej niż w jakimkolwiek innym materiale – złocie, srebrze, krzemie, arsenku galu czy węglowych nanorurkach. Aby uzmysłowić sobie możliwości grafenu posłużymy się przykładem arsenku galu. Materiał ten jest wykorzystywany np. w nadajnikach telefonów komórkowych. Charakteryzuje się bowiem większą ruchliwością elektronów niż krzem, umożliwia więc nadajnikom pracę z większymi częstotliwościami. Dla arsenku galu ruchliwość elektronów wynosi 8500 cm2/Vs, podczas gdy dla krzemu jest to zaledwie 1500 cm2/Vs. To jednak nic w porównaniu z grafenem. Okazało się, że w temperaturze pokojowej w grafenie pozbawionym zanieczyszczeń ruchliwość elektronów dochodzi do... 200 000 cm2/Vs. Podczas eksperymentów wykazano, że dwa czynniki zmniejszają tę ruchliwość. Pierwszy to pofalowana powierzchnia grafenu, która spowalnia elektrony – tej właściwości materiału nie da się poprawi. Druga to zanieczyszczenia, które można usunąć. Andre Geim z Manchester University mówi, że grafen jest najlepszym znanym nam materiałem, który można zastosować w elektronice. Jednak głównym problemem jest, jak zauważa Walt de Heer z Georgia Institute of Technology, uzyskanie czystego grafenu w dużych plastrach nadających się do dalszej produkcji. Dotychczas grafen uzyskiwano w laboratoriach metodami, które nie przydadzą się w fabrykach. Zespół de Heera pracuje nad tym problemem. Obecnie eksperymentują z metodą polegającą na podgrzewaniu plastrów węgliku krzemu do temperatury 1300 stopni Celsjusza. Pod jej wpływem materiał się rozwarstwia i naukowcy uzyskują duże płachty grafenu.
  15. Naukowcy opracowali ogniwo słoneczne, które jest 200-krotnie cieńsze od ludzkiego włosa. W przyszłości może ono zasilić miniaturowe urządzenia. Ogniwo jest dziełem profesora Charlesa Liebera i jego zespołu z Uniwersytetu Harvarda. Zbudowano je z krzemowych nanokabli, które zamieniają światło słoneczne w energię elektryczną. Naukowcy stworzyli nanokable, które są niewidoczne dla ludzkiego oka. Pojedynczy kabel zapewnia 200 pikowatów mocy. To bardzo niewiele, jednak, jeśli weźmiemy pod uwagę fakt, że kable będą zasilać urządzenia w skali nano, taka ilość mocy okaże się wystarczająca. Oczywiście, pojawia się też i taki problem, że w przyszłości urządzenia w skali nano, jak np. czujniki wykrywające niebezpieczne substancje na lotniskach, będą musiały zostać spięte w sieć. A dostarczenie energii całej sieci może być już nie lada wyzwaniem. Na szczęście nanokable będzie można łączyć, zapewniając w ten sposób odpowiednią ilość energii. W przeciwieństwie do współcześnie wykorzystywanych źródeł, jest to metoda tania oraz przyjazna środowisku. Krzemowy nanokabel składa się z trzech warstw krzemu o różnych właściwościach elektrycznych. Energia elektryczna powstaje, gdy na zewnętrzną warstwę kabla pada światło słoneczne. Na powierzchni znajdują się elektrony, które, przez mikropory, wnikają głębiej, do rdzenia kabla. W tej chwili krzemowe nanokable wykorzystują 3,4% padającej na nie energii. Naukowcy uważają, że są w stanie zwiększyć ten odsetek do 5%. W porównaniu z innymi generatorami słonecznymi w skali nano, mają one kilka zalet. Przede wszystkim są bardziej wydajne. Druga zaleta to niski koszt produkcji, a trzecia to fakt, iż nie ulegają degradacji pod wpływem skoncentrowanych promieni słonecznych. Problemy takie występują w innych nanoogniwach, które są obecnie budowane z materiałów organicznych.
  16. Naukowcy z Princeton University poinformowali, że tworzenie żłobień na powierzchni układów scalonych – kluczowa czynność konieczna do wyprodukowania takich układów – może być wykonane niezwykle szybko i tanio. Nowa technologia jest tak prosta jak zrobienie kanapki. Dzięki pracom akademików regularne żłobienia, które dzieli od siebie zaledwie 60 nanometrów, tworzą się same. Technologia jest zadziwiająco prosta. Najpierw na sztywne podłoże, na przykład krzemowy plaster, nakłada się cienką warstwę polimeru, która z wierzchu zostaje przykryta kolejnym plastrem. Tak utworzona „kanapka” jest następnie zgrzewana. Polimer znajdujący się pomiędzy dwoma kawałkami krzemu zaczyna pękać tworząc regularny wzór. Odległości pomiędzy pęknięciami są czterokrotnie mniejsze niż grubość warstwy polimeru. Obecnie do wykonywania żłobień w formie kratownicy wykorzystuje się strumień elektronów, jonów lub też dokonuje się mechanicznych nacięć. Nacięcia wykonywane są jednak niezwykle powoli, dlatego też wykorzystuje się je na powierzchniach wielkości 1 milimetra kwadratowego lub mniejszych. Dzięki nowej technologii żłobienia tworzą się bardzo szybko. Uczeni z Princeton już wykorzystali ją na powierzchni kilku centymetrów kwadratowych, a w przyszłości będzie można tę powierzchnię zwiększyć. Akademicy złożyli już wniosek patentowy na swoją technologię, a w najbliższej przyszłości chcą zbadać, jakie siły powodują powstawanie tak niewielkich regularnych pęknięć.
  17. Na rynku zadebiutowało pierwsze w historii krzemowe urządzenie wykorzystujące fotonikę. Dotychczas jedynie w naukowych laboratoriach udało się wykorzystać krzem do przesyłania sygnałów za pomocą światła. Firma Luxtera, która wyłoniła się z California Institute of Technology (Caltech), oferuje pierwszy kabel optyczny bazujący na takiej samej technologii, jak mikroprocesory. Dzięki zastosowaniu taniego krzemu kabel Blazar o przepustowości 40 gigabitów kosztuje tyle, co obecnie stosowane kable o dwukrotnie mniejszej przepustowości. Współczesna fotonika korzysta bowiem z drogich materiałów, takich jak niobek litu czy fosforek indu. Blazar powstał dzięki standardowej technice complementary-metal-oxide-semiconductor (CMOS). To pierwszy przypadek zastosowania procesu CMOS do produkcji urządzenia wykorzystywanego w fotonice – mówi Cary Gunn, prezes Luxtery. Badania, które doprowadziły do wyprodukowania Blazara, trwały osiem lat. Nowy kabel trafi najpierw do wysoko wydajnych centrów obliczeniowych i posłuży do budowy klastrów. Obecnie do łączenia poszczególnych komputerów używa się kabli miedzianych i światłowodów. Te pierwsze zapewniają niższą przepustowość i grzeją się, ale są tanie, natomiast światłowody charakteryzują się dużą przepustowością, ale i wysoką ceną. Wpływają na nią przymocowane do kabla drogie urządzenia nadawczo-odbiorcze. W kablach Luxtery zastosowano odbiornik, który korzysta ze standardowego lasera z fosforku indu. Światło lasera jest rozdzielane na cztery promienie, z których każdy przechodzi przez krzemowy modulator. Do modulatora wysyłany jest też sygnał elektryczny, kodowany następnie w świetle z prędkością 10 gigabitów na sekundę. Światło z modulatorów trafia do kolejnego krzemowego urządzenia, zwanego holograficznymi soczewkami, i stamtąd wpuszczane jest w sam kabel. Holograficzne soczewki są nadrukowane techniką litograficzną na powierzchni układu scalonego i zastępują drogi zestaw soczewek stosowany w obecnie używanych kablach. Na drugim końcu kabla światło z zakodowanymi danymi trafia do kolejnych holograficznych soczewek, które rzutują je na fotodetektory. Te z powrotem zamieniają światło w sygnał elektryczny i przesyłają dane do odbiornika. Na każdym z końców Blazara znajduje się układ scalony, zawierający zarówno nadajnik, jak i odbiornik.
  18. Intel informuje o przełomowych badaniach na polu krzemowej fotoniki. W laboratoriach firmy powstał laserowy modulator, który koduje optyczne dane z prędkością 40 gigabitów na sekundę. Inżynierowie Intela uważają, że w przyszłości do przesyłania danych pomiędzy podzespołami płyty głównej komputera można będzie wykorzystać światło. Łącza optyczne pozwoliłyby przede wszystkim na znacznie szybszy transfer informacji. Specjaliści Intela uważają, że w najbliższym czasie krzemowe modulatory laserowe mogą umożliwić przepływ danych z prędkością terabita na sekundę. Ponadto wykorzystanie łączy optycznych to niższy pobór prądu i mniejsze wydzielanie ciepła. Nad wykorzystaniem krzemu w fotonice pracuje wiele firm i ośrodków naukowych. Krzemowe podzespoły są tanie i łatwe w produkcji, nic więc dziwnego, że trwa wyścig pomiędzy chętnymi do zaistnieniu na rynku krzemowej fotoniki. Jednym z głównych podzespołów systemu jest modulator, używany do kodowania danych w strumieniu światła. Obecnie dostępne w handlu modulatory pracują z prędkością 10 gigabitów na sekundę i zbudowane są z dość egzotycznych, a więc drogich, materiałów, takich jak nioban litu. Intel postanowił zbudować modulator szybszy i tańszy. Główną trudnością był fakt, że krystaliczny krzem nie posiada odpowiednich właściwości, które pozwoliłby na wykorzystanie go w tej roli. Inżynierom udało się jednak zmienić indeks refrakcyjny krzemu i modulować w ten sposób światło w krysztale. To nie pierwsze przełomowe osiągnięcie tej firmy. W 2004 roku Intel wyprodukował pierwszy modulator, który pracował z częstotliwością gigaherca, był więc 50-krotnie szybszy niż inne krzemowe modulatory. Od tamtego czasu inżynierowie koncernu stworzyli 10-gigabitowe modulatory krzemowe. W styczniu 2007 roku Intel pokazał krzemowy modulator optyczny, który można było skalować do prędkości 10 Gb/s i pokazał, że za jego pomocą można przesłać dane z prędkością 30 Gb/s. Prezentując swoje najnowsze dzieło, naukowcy Intela stwierdzili: używając 40-gigabitowego modulatora krzemowego oraz hybrydowego krzemowego lasera, możemy w najbliższej przyszłości umieścić w pojedynczym układzie scalonym cały szereg urządzeń, które będą przekazywały dane z prędkością liczoną w terabitach na sekundę.
  19. Krzem, najbardziej znany półprzewodnik, wykazuje też właściwości... nadprzewodzące. Francuscy uczeni udowodnili, że po wymianie 9% atomów krzemu na atomy boru, kawałek krzemu schłodzony do temperatury bliskiej zeru absolutnemu staje się nadprzewodnikiem. Dotychczas domieszkowano krzem borem, ale liczba atomów tego pierwiastka nie przekraczała 0,002% ogólnej liczby atomów. Wiadomo było również, że dodatnie do materiału około 0,01% boru pozwala uzyskać właściwości nadprzewodzące w niskich temperaturach. Nie udało się tego jednak osiągnąć w przypadku krzemu. Osiągnęli to dopiero Francuzi z Centre National de la Recherché Scientifique w Grenoble. Krzem jest materiałem bardzo "niechętnie” przyjmującym wszelkie zanieczyszczenia. Dlatego też naukowcy znad Sekwany musieli użyć lasera, który podgrzewał cienką warstwę krzemu. Gdy ta zaczynała wrzeć, atomy boru z otaczającego kawałek krzemu gazu dostawały się do krzemowej struktury i pozostawały tam po jej zastygnięciu. Po odpowiednim domieszkowaniu krzemu i schłodzeniu go za pomocą ciekłego helu, materiał zyskał właściwości nadprzewodzące. Uczeni twierdzą, że uda im się nieco podnieść temperaturę, w której krzem nadal będzie nadprzewodnikiem, jednak nie na tyle, by ich odkrycie znalazło praktyczne zastosowanie w elektronice konsumenckiej.
  20. Dokonano kolejnego przełomu na drodze do stworzenia urządzeń elektronicznych przyszłości. Tym razem postęp dotyczy spintroniki. Ian Appelbaum i Biqin Huang z University of Delaware oraz Douwe Monsma z Cambridge NanoTech stworzyli działające urządzenie, które korzysta z krzemu i osiągnięć spintroniki. Dotychczas tych dwóch rzeczy nie udawało się skutecznie połączyć. We współczesnej elektronice informacje przechowywane i przesyłane są za pomocą ładunku elektrycznego elektronów. Spintronika chce je przechowywać korzystając ze spinu elektronów. Spin to własny moment pędu cząsteczki. Jest on wielkością kwantową, niezmienną. Upraszczając jest to ruch obrotowy elektronu wokół własnej osi. Taki wirujący elektron wytwarza własne pole magnetyczne. W materiałach ferromagnetycznych elektrony o takim samym spinie grupują się i tworzą uporządkowane magnetyczne obszary zwane domenami. Te domeny można wykorzystać do przetwarzania i przechowywania informacji. To właśnie jest dziedziną spintroniki. Dotychczas główną przeszkodą na drodze do rozwoju tej technologii był fakt, że działała ona tylko w ferromagnetykach. Użycie taniego i dobrze znanego krzemu było niemożliwe. Próbowano łączyć materiały ferromagnetyczne z krzemem, ale powodowało to poważne problemy z kontrolowaniem elektronów. Amerykańscy uczeni znaleźli rozwiązanie. Umieścili na krzemie wyjątkowo cienką warstwę materiału ferromagnetycznego. Jej grubość wynosi zaledwie 5 nanometrów. Użyli ponadto elektronów o wysokiej energii. Dzięki temu udało im się kontrolować elektrony i przełączać ich spin za pomocą pola magnetycznego. Rozwój spintroniki pozwoli na zbudowanie m.in. komputerów kwantowych.
  21. Inżynierowie z Laboratoriów Bella wyprodukowali krzemowe filtry dla sieci optycznych. Dzięki nim spadną koszty budowy i zwiększania przepustowości sieci komputerowych. Dodatkową zaletą krzemowych filtrów jest fakt, że pozwolą one na zastosowanie łączy optycznych w samych komputerach. Obecnie połączenia tworzone są z miedzi, w której sygnał płynie znacznie wolniej, niż w światłowodzie. Wykorzystanie w fotonice tanich materiałów jest kluczowym elementem, który umożliwi szersze wykorzystywanie przesyłania danych za pomocą światła. Fotonika czyli elektronika wykorzystująca fotony (światło) zamiast elektronów (prąd) tradycyjnie bazuje na drogich materiałach. Urządzenia takie jak lasery (wysyłają światło w łączach optycznych), detektory (odbierają sygnał z laserów), modularoty (kodują dane w strumieniu światła z lasera) i filtry (oczyszczają sygnał) tworzone są z drogiego arsenku galu czy fosforku indu. W 2005 roku inżynierom Intela udało się skonstruować pierwszy krzemowy laser. W ciągu ostatnich dwóch lat wiele uczelni i instytutów naukowych ogłosiło powstanie podobnych urządzeń opartych na krzemie. Teraz doszły do tego filtry – bardzo istotne komponenty sieci. Sygnał podróżujący w sieciach optycznych, ulega zakłóceniom. Filtry oczyszczają go z nich, odpowiednio modyfikując fazę fali światła i jej amplitudę. Światło, wpadając do krzemowego filtra, jest rozdzielane na wiele promieni. Każdy z nich wędruje następnie przez całą serię pętli, zwanych rezonatorami pierścieniowymi, w których dochodzi do wyregulowania fazy i amplitudy światła. Następnie promienie ponownie są scalane i tak oczyszczony sygnał wysyłany jest w dalszą podróż. Sanjay Patel, odpowiedzialny w Bell Labs za badania nad fotoniką mówi, że cała sztuczka polega na tym, by stworzyć takie rezonatory, żeby zadziałały one nawet wówczas, gdy nie będą miały idealnego kształtu, który w krzemie trudno jest osiągnąć. Innymi słowy, chodziło o stworzenie takiego filtra, który będzie działał nawet z uwzględnieniem naturalnych niedoskonałości krzemu. To nie filtr. To superfiltr – skomentował prace kolegów Alan Willner, profesor z University of Souther California. To kolejne z urządzeń, które umożliwi szybsze przesyłanie większej ilości danych na większe odległości, stwierdził. Sanjay Patel mówi, że krzemowe filtry powinny zostać zastosowane w praktyce w ciągu 3-5 lat.
  22. Pioruny kuliste intrygowały naukowców co najmniej od 1752 roku, kiedy to Benjamin Franklin przeprowadził swój słynny eksperyment z elektrycznością. Uczeni zastanawiali się nad ich naturą, a obecnie wydaje się, że w końcu wiedzą, w jaki sposób pioruny takie powstają. Przed laty profesorowie John Abrahamson i James Dinniss z nowozelandzkiego University of Canterbury sformułowiali hipotezę, wedle której piorun kulisty to nic innego jak odparowany krzem. Obecnie Antonio Pavo i Gerson Paiva z Federalnego Uniwersytetu w Pernambuco (Brazylia), sprawdzili teorię w praktyce. Teoria mówi, że gdy piorun uderzy w miejsce, w którym znajduje się piasek lub krzemionka (dwutlenek krzemu), może dojść, w obecności węgla, do odparowania krzemu. Powstanie w ten sposób krótkotrwała, świecąca kula, która będzie unosiła się w powietrzu. Wedle tej teorii świecenie spowodowane wywołane jest ciepłem, które powstaje gdy opary krzemu wchodzą w reakcję z tlenem. Cząstki krzemu gromadzą się na powierzchni sfery i są w niej utrzymywane dzięki ładunkom elektrycznym. Pavo i Paiva, chcąc sprawdzić tę hipotezę, przyłożyli do kawałka krzemu grubości 350 mikronów łuk elektryczny o wysokim napięciu i natężeniu wynoszącym 140 amperów. Po odsunięciu elektrod powstała świecąca, unosząca się w powietrzu kula wielkości piłeczki golfowej. Krzem został całkowicie odparowany. W warunkach naturalnych konieczna jest obecność węgla, bo tlen zawarty w dwutlenku krzemu "lubi” węgiel. Gdy piorun odparuje dwutlenek krzemu, wówczas tlen łączy się z węglem, pozostawiając opary czystego krzemu, które tworzą piorun kulisty. Brazylijczycy nieco uprościli swój eksperyment, rozpoczynając od czystego krzemu – mówi Graham Hubler, fizyk z Morskiego Laboratorium Badawczego Amerykańskiej Marynarki Wojennej (U.S. Naval Research Laboratory). Pavo i Paiva poinformowali, że stworzona przez nich kula "żyła” przez osiem sekund, syczała, wydobywał się z niej dym i wykazywała wszystkie inne cechy, które spotykamy w opisach piorunów kulistych. Brazylijscy uczeni zaobserwowali, że kula obracała się wokół własnej osi. Temperatura laboratoryjnego pioruna kulistego została oceniona na około 1727 stopni Celsjusza. Naukowcy chcą obecnie sprawdzić, czy piorun kulisty może powstać wskutek odparowania innych składników gruntu, takich jak metale czy związki siarki.
  23. Dzięki opracowanej właśnie metodzie uzyskiwania cienkiej warstwy krzemu możliwe będzie tworzenie zaawansowanych układów scalonych niemal na każdej powierzchni. Uczeni z University of Wisconsin udowodnili, że rozciągnięty krzem, stosowany od kilku lat przez Intela, może zostać wyprodukowany w tak cienkiej warstwie, iż staje się elastyczny. Obecnie stosowane elastyczne układy scalone wykonuje się z polimerów. Materiały te nie zapewniają jednak tak dużej wydajności jak krzem. Rozciągnięty krzem uzyskuje się poprzez jego fizyczne rozciągnięcie bądź domieszkowanie germanem. Takie zabiegi powodują, że odległości pomiędzy poszczególnymi atomami materiału stają się większe, ułatwiając przepływ elektronów, co pozwala na budowę bardziej wydajnych układów. Dotychczas wykorzystuje się warstwy rozciągniętego krzemu, których grubość liczy się w mikrometrach (milionowych częściach metra). Zespół profesora Maxa Lagallyego opracował metodę, która pozwala na wykonanie warstwy takiego krzemu o grubości kilkuset nanometrów (miliardowa część metra) oraz przeniesienie jej na inną powierzchnię. Aby uzyskać odpowiednio cienką warstwę rozciągniętego krzemu, Lagelly wraz ze współpracownikami nałożyli na gotowy krzemowy plaster warstwę tlenku krzemu, a na nią kolejną warstwę krzemu. Na krzem został nałożony następnie krzem z domieszką germanu, czyli rozciągnięty krzem. Jego atomy musiały jednak dostosować swoje położenie do leżących poniżej wielu warstw krzemu (warstwa dodatkowa + warstwy pod tlenkiem krzemu) i uległy ścieśnieniu. Na taką ściśniętą warstwę nałożono kolejną, znowu samego krzemu. W ten sposób powstał rodzaj "kanapki" o grubości 250 nanometrów. "Kanapka" wykazywała jednak właściwości zwykłego krzemu, gdyż, jak wspomniano, warstwa krzemu domieszkowanego germanem uległa ścieśnieniu. Aby ją "uwolnić", całość zanurzono w kwasie fluorowodorowym, który rozpuścił warstwę tlenku krzemu, mocującą całość do plastra. W ten sposób od całości oddzielone zostały trzy połączone ze sobą warstwy o łącznej grubości 250 nanometrów: krzem-krzem z germanem-krzem. Znajdujący się w środku domieszkowany krzem zaczął się rozprężać, rozciągając jednocześnie warstwy nad i pod nim. Uzyskano dzięki temu cienki elastyczny plaster rozciągniętego krzemu, który można było przenieść na elastyczną powierzchnię. Lagally uważa, że pierwsze produkty wykonane za pomocą jego technologii trafią na rynek w ciągu najbliższych lat. Początkowo będą nimi najprawdopodobniej elastyczne systemy prezentacji obrazu i wyświetlacze wysokiej jakości.
×
×
  • Create New...