Preboj materiala, ki ni tako primeren

Preboj materiala, ki ni tako primeren
Anonim

Raziskovalci obvladajo samonastavljanje novih nanodotov

Image

S pomočjo impulznih laserjev so raziskovalci kovinskega niklja nakopičili, da se je sam sestavil v nizov nanodotov - vsako mesto znaša le sedem nanometrov (sedem milijardin metra) čez - desetino premera obstoječih nanodotov.

Ker metoda deluje z različnimi materiali in lahko drastično zmanjša nepopolnosti, lahko nov postopek tudi okrepi raziskovanje izjemno trdih materialov in prizadevanja za razvoj izjemno gostega računalniškega pomnilnika .

Zgornja slika: Posredovana elektronska mikroskopska slika nikljevih nanodov, vdelanih v matrico iz aluminijevega oksida

Raziskovalci sodelujejo z industrijskim partnerjem, da bi tehniko uporabili pri razvoju svetlobnih diod nove generacije (LED) - majhnih, svetlih luči, ki jih vidimo v prometnih signalih in luksuznih avtomobilskih zavornih luči. Eksperimentalne LED-lučke so že učinkovitejše od obstoječih naprav, ki potencialno trajajo desetletja in uporabljajo del moči fluorescenčnih žarnic.

Image

Jagdish Narayan in Ashutosh Tiwari, oba iz Državne univerze Severna Karolina in Center za napredne materiale in pametne konstrukcije Nacionalne znanstvene fundacije, sta izumila nove materiale in proizvodne postopke.

Svoje ugotovitve so objavili septembra 2004, v številki Nanoznanosti in nanotehnologije.

Narayan in Tiwari sta z impulznim eksimernim laserjem ustvarila pogoje, v katerih se nikelj samo sestavi v 3-D, urejene matrike znotraj matric iz aluminijevega oksida in titanovega nitrida. Z uporabo podobnih tehnik na galijevem nitridu in cinkovem oksidu raziskovalci upajo, da bodo še izboljšali učinkovitost svojih LED naprav.

Računalniške aplikacije so bolj oddaljene, saj je treba očistiti veliko dodatnih ovir, preden nanodelci postanejo dejanski čipi. Ker pa bi vsak nanodot nikelj-kovine teoretično lahko shranil en košček informacij, raziskovalci verjamejo, da bi eninčni čip s to tehnologijo lahko sčasoma shranil 10 Terabitov podatkov.

Po mnenju raziskovalcev bi imel čip teoretično nekaj sto krat več prostora za shranjevanje kot običajni mikročipi iste velikosti. Pet terabitov bi lahko naključno postavilo nikelj. Če nanodoški pomnilniški čipi na koncu uspejo, bi se lahko celotna vsebina Kongresne knjižnice namestila v žep, poln "sprememb".

Od raziskovalcev:
"Glavni izziv je zgraditi nanostrukturo z uporabo nanodelcev. Učinkovitost enotnih velikosti ne želi ustvarjati enot nano velikosti - so v višjem energetskem stanju." - Jagdish "Jay" Narayan, John CC Fan Družinski stol na oddelku za materiale na Državni univerzi Severna Karolina in direktor Centra za napredne materiale in pametne strukture NSF

"Potrebna je nadzorovana obdelava in samonastavitev v treh dimenzijah, ker teh struktur ne morete ustvariti in jih nato sestaviti. Premajhne so. Če želite uporabljati to tehnologijo, morate imeti samonastavitev in mora biti 3-D . " - Jagdish "Jay" Narayan

"V preteklosti smo lahko naredili samo enoplastne strukture in 3-D samo sestavljanje ni bilo mogoče. Ne moremo nadzorovati medija. Zdaj s tem razvojem lahko nadzorujemo medij in naredimo 3-D samoorganizacijo Še pomembneje je, da lahko spreminjamo velikost v različnih plasteh in lahko spreminjamo funkcionalnost na različnih globinah. " - Jagdish "Jay" Narayan

"Raziskava ponuja osnovni okvir za nanostrukturirane materiale za shranjevanje informacij, spin-tranzistorje, enoelektronske tranzistorje in hidridne naprave, super trdne prevleke in nove biomateriale." - Jagdish "Jay" Narayan

"V do sedaj ustvarjenih 6-10 nm pikah imamo možnost nadzora vzorcev vrtenja - spin je tisto, kar shranjuje malo informacij. Ob predpostavki, da bo 7nm magnetni nanodot shranil en košček informacij, lahko dosežemo več kot 10 bilijonov bitov na kvadratni palec, kar je približno 500-krat večja od obstoječe gostote pomnilnika. " - Jagdish "Jay" Narayan

Od strokovnjakov NSF:
"Narayan je uporabil osnovne koncepte samo-sestavljanja, da je ustvaril 3-D matriko nanodotov, ki imajo lahko pomembne aplikacije pri razsvetljavi, laserjih, spintroniki in optičnih napravah. Če bodo razviti za praktične aplikacije v naslednjih 2-3 letih, nanodotni svetlobni sistemi imajo lahko pomembne okoljske, gospodarske in energetsko varčne prednosti. " - Mihail C. Roco, višji svetovalec za nanotehnologijo, NSF

"Študija kaže na pomembnost temeljnih raziskav in spodbujanje tehničnih inovacij. Ta naprava je del prve generacije pasivnih nanostruktur in ponazarja, kako bi lahko izkoristili nove pojave in obnašanje materialov na nanocalni lestvici za gospodarsko korist." - Mihail C. Roco

"Na nek način je to ponazoritev splošnega cilja Nacionalne pobude za nanotehnologijo Združenih držav (NNI) - sistematično nadziranje nanosilke z namenom pridobitve novih lastnosti in funkcij." - Mihail C. Roco

"Ustvarjamo infrastrukturo: NCSU je uveljavil moč na področju nanostrukturnih materialov in v tem trenutku lahko vidimo več rezultatov, ki sprva niso bili načrtovani." - Mihail C. Roco

"Širitev infrastrukture za raziskovanje nanodelcev je ustvarila ogromno bazo znanstvenih odkritij in potencialnega tehnološkega razvoja. Podoben trend je razviden tudi v izobraževanju. Od petih univerz s podiplomskimi programi v letu 1999 imamo približno 270 akademskih institucij s podiplomskimi in podiplomskimi študenti programi, povezani z znanostjo in inženiringom o nanotehniki. " - Mihail C. Roco

Vir: NSF