DARPA chce stworzyć nową elektronikę
By
KopalniaWiedzy.pl, in Technologia
-
Similar Content
-
By KopalniaWiedzy.pl
Urządzenia elektroniczne pracują coraz szybciej i szybciej.Jednak w pewnym momencie dotrzemy do momentu, w którym prawa fizyki nie pozwolą na dalsze ich przyspieszanie. Naukowcy z Uniwersytetu Technologicznego w Wiedniu, Uniwersytetu Technologicznego w Grazu i Instytutu Optyki Kwantowej im. Maxa Plancka w Garching określili najkrótszą skalę czasową, w której mogą pracować urządzenia optoelektroniczne.
Podzespoły elektroniczne pracują w określonych interwałach czasowych i z sygnałami o określonej długości. Procesy kwantowo-mechaniczne, które umożliwiają wygenerowanie sygnału, trwają przez pewien czas. I to właśnie ten czas ogranicza tempo generowania i transmisji sygnału. Jego właśnie udało się określić austriacko-niemieckiemu zespołowi.
Naukowcy, chcąc dotrzeć do granic tempa konwersji pól elektrycznych w sygnał elektryczny, wykorzystali impulsy laserowe, czyli najbardziej precyzyjne i najszybsze dostępne nam pola elektromagnetyczne. O wynikach swoich badań poinformowali na łamach Nature Communications.
Badaliśmy materiały, które początkowo w ogóle nie przewodzą prądu, mówi profesor Joachim Burgdörfer z Instytutu Fizyki Teoretycznej Uniwersytetu Technologicznego w Wiedniu. Materiały te oświetlaliśmy ultrakrótkimi impulsami lasera pracującego w ekstremalnym ultrafiolecie. Impulsy te przełączały wzbudzały elektrony, które wchodziły na wyższy poziom energetyczny i zaczynały się swobodnie przemieszczać. W ten sposób laser zamieniał na krótko nasz materiał w przewodnik. Gdy tylko w materiale pojawiały się takie swobodne elektrony, naukowcy z pomocą drugiego, nieco dłuższego impulsu laserowego, przesuwali je w konkretnym kierunku. W ten sposób dochodziło do przepływu prądu elektrycznego, który rejestrowano za pomocą elektrod po obu stronach materiału.
Cały proces odbywał się w skali atto- i femtosekund. Przez długi czas uważano, że zjawiska te powstają natychmiast. Jednak obecnie dysponujemy narzędziami, które pozwalają nam je precyzyjnie badać, wyjaśnia profesor Christoph Lemell z Wiednia. Naukowcy mogli więc odpowiedzieć na pytanie, jak szybko materiał reaguje na impuls lasera, jak długo trwa generowanie sygnału i jak długo sygnał ten trwa.
Eksperyment był jednak obarczony pewną dozą niepewności związaną ze zjawiskami kwantowymi. Żeby bowiem zwiększyć tempo, konieczne były ekstremalnie krótkie impulsy lasera, by maksymalnie często dochodziło do tworzenia się wolnych elektronów. Jednak wykorzystanie ultrakrótkich impulsów oznacza, że nie jesteśmy w stanie precyzyjnie zdefiniować ilości energii, jaka została przekazana elektronom. Możemy dokładnie powiedzieć, w którym momencie w czasie dochodziło do tworzenia się ładunków, ale nie mogliśmy jednocześnie określić, w jakim stanie energetycznym one były. Ciała stałe mają różne pasma przewodzenia i przy krótkich impulsach laserowych wiele z nich jest wypełnianych wolnymi ładunkami w tym samym czacie, dodaje Lemell.
Elektrony reagują różnie na pole elektryczne, a reakcja ta zależy od tego, jak wiele energii przenoszą. Jeśli nie znamy dokładnie tej wartości, nie możemy precyzyjnie ich kontrolować i dochodzi do zaburzeń przepływu prądu. Szczególnie przy bardzo intensywnej pracy lasera.
Okazuje się, że górna granica możliwości kontrolowania procesów optoelektronicznych wynosi około 1 petaherca, mówi Joachim Burgdörfer. To oczywiście nie oznacza, że będziemy kiedykolwiek w stanie wyprodukować układy komputerowe z zegarami pracującymi nieco poniżej petaherca. Realistyczne możliwości technologii są zwykle znacznie niższe niż granice fizyczne. Jednak mimo tego, że nie jesteśmy w stanie pokonać praw fizyki, badania nad limitami fizycznych możliwości pozwalają na ich analizowanie, lepsze zrozumienie i udoskonalanie technologii.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Microsoft zatrudnił byłego projektanta układów scalonych Apple'a, , który wcześniej pracował też w firmach Arm i Intel, trafił do grupy kierowanej przez Raniego Borkara, zajmującej się rozwojem chmury Azure. Zatrudnienie Filippo wskazuje, że Microsoft chce przyspieszyć prace nad własnymi układami scalonymi dla serwerów tworzących oferowaną przez firmę chmurę. Koncern idzie zatem w ślady swoich największych rywali – Google'a i Amazona.
Obecnie procesory do serwerów dla Azure są dostarczane przez Intela i AMD. Zatrudnienie Filippo już odbiło się na akcjach tych firm. Papiery Intela straciły 2% wartości, a AMD potaniały o 1,1%.
Filippo rozpoczął pracę w Apple'u w 2019 roku. Wcześniej przez 10 lat był głównym projektantem układów w firmie ARM. A jeszcze wcześniej przez 5 lat pracował dla Intela. To niezwykle doświadczony inżynier. Właśnie jemu przypisuje się wzmocnienie pozycji układów ARM na rynku telefonów i innych urządzeń.
Od niemal 2 lat wiadomo, że Microsoft pracuje nad własnymi procesorami dla serwerów i, być może, urządzeń Surface.
Giganci IT coraz częściej starają się projektować własne układy scalone dla swoich urządzeń, a związane z pandemią problemy z podzespołami tylko przyspieszyły ten trend.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Po raz pierwszy udało się zrekonstruować w laboratorium falową naturę elektronu, jego funkcję falową Blocha. Dokonali tego naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara (UCSB), a ich praca może znaleźć zastosowanie w projektowaniu kolejnych generacji urządzeń elektronicznych i optoelektronicznych.
Elektrony zachowują się jednocześnie jak cząstki oraz jak fala. Ich falowa natura opisywane jest przez naukowców za pomocą obiektów matematycznych zwanych funkcjami falowymi. Funkcje te zawierają zarówno składowe rzeczywiste, jak i urojone. Z tego też powodu funkcji falowej Blocha elektronu nie można bezpośrednio zmierzyć. Można jednak obserwować powiązane z nią właściwości. Fizycy od dawna próbują zrozumieć, w jaki sposób falowa natura elektronów poruszających się przez sieć krystaliczną atomów, nadaje tej sieci właściwości elektroniczne i optyczne. Zrozumienie tego zjawiska pozwoli nam projektowanie urządzeń lepiej wykorzystujących falową naturę elektronu.
Naukowcy z Santa Barbara wykorzystali silny laser na swobodnych elektronach, który posłuży im do uzyskanie oscylującego pola elektrycznego w półprzewodniku, arsenu galu. Jednocześnie za pomocą lasera podczerwonego o niskiej częstotliwości wzbudzali jego elektrony. Wzbudzone elektrony pozostawiały po sobie „dziury” o ładunku dodatnim. Jak wyjaśnia Mark Sherwin, w arsenku galu dziury te występują w dwóch odmianach – lekkiej i ciężkiej – i zachowują się jak cząstki o różnych masach.
Para elektron-dziura tworzy kwazicząstkę zwaną ekscytonem. Fizycy z UCSB odkryli, że jeśli utworzy się elektrony i dziury w odpowiednim momencie oscylacji pola elektrycznego, to oba elementy składowe ekscytonów najpierw oddalają się od siebie, następnie zwalniają, zatrzymują się, zaczynają przyspieszać w swoim kierunku, dochodzi do ich zderzenia i rekombinacji. W czasie rekombinacji emitują impuls światła – zwany wstęgą boczną – o charakterystycznej energii. Emisja ta zawiera informacje o funkcji falowej elektronów, w tym o ich fazach.
Jako, że światło i ciężkie dziury przyspieszają w różnym tempie w polu elektrycznym ich funkcje falowe Blocha mają różne fazy przed rekombinacją z elektronami. Dzięki tej różnicy fazy dochodzi do interferencji ich funkcji falowych i emisji, którą można mierzyć. Interferencja ta determinuje też polaryzację wstęgi bocznej. Może ona być kołowa lub eliptyczna.
Autorzy eksperymentu zapewniają, że sam prosty stosunek pomiędzy interferencją a polaryzacją, który można zmierzyć, jest wystarczającym warunkiem łączącym teorię mechaniki kwantowej ze zjawiskami zachodzącymi w rzeczywistości. Ten jeden parametr w pełni opisuje funkcję falową Blocha dziury uzyskanej w arsenku galu. Uzyskujemy tę wartość mierząc polaryzację wstęgi bocznej, a następnie rekonstruując funkcję falową, która może się różnić w zależności od kąta propagacji dziury w krysztale, dodaje Seamus O'Hara.
Do czego takie badania mogą się przydać? Dotychczas naukowcy musieli polegać na teoriach zawierających wiele słabo poznanych elementów. Skoro teraz możemy dokładnie zrekonstruować funkcję falową Blocha dla różnych materiałów, możemy to wykorzystać przy projektowaniu i budowie laserów, czujników i niektórych elementów komputerów kwantowych, wyjaśniają naukowcy.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Firma Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC), największy na świecie producent układów scalonych na zlecenie, poinformowała, że wybuduje fabrykę półprzewodników w Japonii. To już druga tego typu zapowiedź w ostatnim czasie. Przed kilkoma miesiącami TSMC ogłosiła, że zainwestuje 12 miliardów dolarów w budowę nowej fabryki w Arizonie.
Prace budowlane w Japonii rozpoczną się przyszłym roku, a masowa produkcja chipów ma rozpocząć się w roku 2024. Japoński zakład będzie wyposażony w linie do produkcji w technologii 22 i 28 nanometrów. Będzie więc mniej zaawansowany technologicznie niż fabryka w Arizonie, gdzie powstanie 7-nanometrowa linia technologiczna. W Kraju Kwitnącej Wiśni z taśm produkcyjnych TSMC będą zjeżdżały podzespoły dla produktów konsumenckich, przemysłu samochodowego oraz Internet of Things.
Dyrektor wykonawczy TSMC, C.C. Wei, poinformował, że firma otrzymała pomoc od japońskiego rządu i swoich japońskich klientów. Nie ujawnił wartości inwestycji, ale zrobił to premier Japonii Fumi Kishida, który poinformował parlament, że budowa pochłonie 8,8 miliarda USD, a część kosztów weźmie na siebie rząd.
Japońska prasa dowiedziała się, że fabryka powstanie w prefekturze Kumamoto na zachodzie kraju, na ternie należącym do Sony i w pobliżu fabryki Sony, w której powstają matryce światłoczułe. Taka lokalizacja ma spory sens, gdyż Sony jest największym japońskim klientem TSMC.
Światowy przemysł wciąż ma poważny problem z dostępnością półprzewodników. Niedawno Apple poinformował że najprawdopodobniej będzie zmuszony zmniejszyć tegoroczną produkcję iPhone'ów 13 nawet o 10 milionów sztuk. Do zmniejszenia produkcji została zmuszona też Toyota.
Pandemia z pełną mocą ujawniła, jak bardzo producenci elektroniki z Europy, USA i Japonii są uzależnieni od chińskich, tajwańskich i południowokoreańskich producentów półprzewodników. Rozpoczęto więc działania, które mają zapobiegać tego typu sytuacjom w przyszłości. Sekretarz Handlu USA zaproponowała przeznaczenie 52 miliardów dolarów na badania nad półprzewodnikami i ich produkcję, Europa chce zwiększyć swoje możliwości produkcyjne, podobnie robi też Japonia. Na Uniwersytecie Tokijskim powołano dwie specjalne organizacje – Research Association for Advanced Systems (RAAS) oraz d.lab – których celem będzie ułatwienie wymiany technologicznej. W ramach RAAS, do której wstęp jest ograniczony, firmy takie jak TSMC, Hitachi czy Toppan mogą wymieniać się swoim know-how oraz korzystać z wyników zaawansowanych badań materiałowych, fizycznych i chemicznych prowadzonych na Uniwersytecie Tokijskim.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Anna Tomańska, studentka Wydziału Medycyny Weterynaryjnej Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu (UPWr), bada komunikację pszczół. Chce sprawdzić, jakie dźwięki wydają, gdy są zadowolone, zaniepokojone czy chore. Interesuje się też wykorzystaniem nowoczesnych urządzeń w hodowli tych owadów. Jej wnioski mogą być bardzo przydatne dla pszczelarzy.
Tomańska interesuje się pszczelarstwem od 2 lat. Sporo zawdzięcza w tym zakresie opiekunowi projektu, prof. UPWr, dr. hab. Pawłowi Chorbińskiemu. Pan profesor to autorytet w dziedzinie pszczelarstwa i potrafi skutecznie zarażać swoją pasją – podkreśla studentka.
Już wcześniej interesowałam się bioakustyką. Wspólnie z inżynierem dźwięku i producentem radiowym z Wielkiej Brytanii Philipem Millem napisaliśmy artykuł o nagrywaniu dźwięków przyrody i technologiach. To wtedy, w naszych rozmowach, po raz pierwszy pojawił się temat pszczół. Pomyślałam, że dźwięki z wnętrza ula mogą być nie tylko fascynujące, ale niezwykle ciekawe pod kątem testowania nowoczesnych urządzeń w hodowli tych owadów.
Gdy o pomyśle dowiedział się prof. Chorbiński, namówił Tomańską, by zgłosiła się do programu stypendialnego "Magistrant wdrożeniowy na UPWr".
Studentka wykorzystała drewniane ule wielkopolskie. Wygłuszyła je za pomocą pianki akustycznej, a następnie zainstalowała elektronikę (czujniki ciepła i wilgotności). Ule znajdują się w powstającej właśnie nowoczesnej pasiece w Górach Sowich.
Tomańska przez kilka miesięcy nagrywała dźwięki z ula, a także rejestrowała zmiany temperatury i wilgotności.
Pszczoły nie tylko bzyczą, w ulu słychać też np. ich tupanie oraz komunikację. Ta ostatnia jest fascynująca, dlatego chcemy sprawdzić, czym będzie różnić się, kiedy np. w ulu będzie matka z mniejszą/większą liczbą robotnic, sama matka albo dwie matki. Chcemy wyselekcjonować dźwięki, jakie wydają spokojne pszczoły, od tych, które słychać, gdy są zaniepokojone - tłumaczy studentka. Podobnie z temperaturą: w jakich sytuacjach spada, a kiedy rośnie. Analiza i wnioski z tych badań z pewnością pomogą pszczelarzom. Będą mogli na odległość, za pomocą elektroniki, zapobiegać niebezpiecznym sytuacjom w pasiece - dodaje.
Kilkunastominutowego audioeseju o pszczołach miodnych, który powstał w ramach projektu "Magistrant wdrożeniowy", można wysłuchać dzięki Radiu Warroza.
Owocem współpracy Tomańskiej i Milla jest ebook "Bioakustyka". Jak podkreślono w opisie książki, jest to krótki przewodnik, który pomoże Ci postawić pierwsze kroki w nagrywaniu przyrody. W listopadzie zeszłego roku w paśmie gościnnym Radia Kapitał zadebiutowała też ich audycja o Borach Tucholskich.
« powrót do artykułu
-
-
Recently Browsing 0 members
No registered users viewing this page.