Наноструктуры и наноустройства
Углеродные нанотрубки. Эта новая кристаллическая форма углерода открытая в 1991 г. Имеют цилиндрическую форму в сечении шестигранник или круг. Диаметр от 0,5 до 10 нм, длина = 1 мкм. Это новое вещество или материал для увеличения степени интеграции полупроводниковых структур и функциональных элементов, для поглощения и удерживания в больших количествах Н2 (водородная энергетика), материал для низкотемпературных катодов в телевизионной технике, позволяя уменьшить ∆U с 10 KV до 500 V.
Устройства записи информации. Максимальная плотность записи на магнитных носителях ограничена 100 Гбит/кв дюйм и практически достигнута. Уменьшение кристаллитов магнитных материалов до 10 нм с индивидуальным управлением и однородной структурой позволит увеличить плотность до 1 Терабита/кв.дюйм (1 домен 1 бит). Другое направление – оптическая запись. Сейчас лазерным лучом (680 нм) достигается плотность до 40 Гбит. Однако за счет излучения ближнего поля можно увеличить плотность записи в 1000 раз. (Длина волны излучения ближнего поля намного меньше рентгеновского излучения). Для технической реализации необходимо сужающее к острию оптическое волокно, в острие которого есть отверстие диаметром несколько десятков нм и острие должно находиться на расстоянии = 10 ÷ 20 нм от записывающего диска. Это позволит обойти дифракционные ограничения. Техника считывания аналогична. Нужны сверхтонкие оптические волокна.
Квантовые точки – искусственно созданная область вещества, в которой может храниться небольшое количество электронов. Это позволяет в полупроводниковых устройствах в отличие от существующего потока электронов управлять поведением вплоть до одного электрона. Это позволит создать: одноэлектронные транзисторы, запоминающие устройства (уже есть с памятью 128 Мбит), использовать фотодинамический эффект в медицине. Квантовые точки могут формироваться самосборкой за счет самообразования атомов на поверхности.
Наноструктурированные оптической среды (~n) – наностекла это нанопленки в виде плоских сот, заполненных кристаллитами других материалов. Сочетание аморфной стенки соты и вещества в сотах позволяет изменять оптические свойства (показатель преломления). Это новый принцип записи информации (есть уже с памятью до 100 Гбит/кв.дюйм)
Биодатчики (лаборатория на чипе) – микрокапсулы, содержащие вещества, обладающие свойством молекулярной избирательности – т.е находить и присоединяться к заданным органам и тканям и отслеживать реакцию организма. Далее они могут оповещать врача или вводить лекарственные препараты (электронные насосы).
Квантовые компьютеры перерабатывают информацию на основе законов квантовой механики, используя представление о кубите (кв. бите информации, базирующееся на комбинации состояний 0 и 1 0+0; 0+1; 1+0; 1+1) вместо 0 и 1. Скорость работы увеличивается во много раз.
Интеллектуальные материалы – могут менять свои свойства, основываясь на внешнем ключе (фоторефрактивные полимеры – изменяют пропускание света от освещенности)
Самособирающиеся и самовосстанавливающиеся структуры – биоструктуры формируются самосборкой по молекулярному шаблону (кость) и способы залечивать свои повреждения.
Преобразователи энергии и новые источники энергии. Элемент Гретцеля (швейцарские часы) соответствующая молекула окрашенного вещества поглощает квант солнечной энергии и переходит на более высокий энергетический уровень. Далее происходит разделение заряда («-» передается наночастице TiO2). Затем ей позволяют рекомбинировать, использую электрохимическую реакцию, и поглощенная энергия выделяется в виде электрического тока.
Нанофильтрация. Нанокатализаторы. Нанокомпозиционные материалы с высокой прочностью.
Инкапсуляция – заключение ферментов, молекул, лекарств в полупроницаемую оболочку и доставка их к месту лечения.
Молекулярные моторы - выработки и преобразование энергии молекулярными струями, например аминазинтрифосфатом Na/K (центральный элемент наноструктуры вращается как ротор двигателя).
Белковая и генная инженерия
Нейроэлектрические интерфейсы соединяют с помощью молекулярных структур нервную систему человека с компьютером. Компьютер может анализировать информацию нервной системы и давать сигналы мозгу.
Искусственный фотосинтез.
- Оглавление
- Классификация мэт
- Проводниковые материалы
- Физическая природа электропроводности металлов
- Зависимость электропроводности металлов от температуры и примеры
- Электрические свойства металлических сплавов
- Сопротивление проводников на высоких частотах
- Сопротивление тонких металлических плёнок. Размерный эффект
- Контактные явления в металлах
- Материалы высокой проводимости. Медь
- Алюминий
- Сверхпроводящие металлы и сплавы
- Специальные сплавы
- Сплавы для термопар
- Сплавы для корпусов приборов
- Тугоплавкие металлы
- Благородные металлы
- Неметаллические проводящие материалы
- Полупроводники. Классификация полупроводниковых материалов
- Собственные и примесные полупроводники
- Температурная зависимость концентрации носителей заряда.
- Подвижность носителей заряда в полупроводниках
- Электрофизические явления в полупроводниках.
- Кремний
- Физико-химические и электрические свойства Si
- Марки кремния.
- Германий
- Физико-химические и электрические свойства германия
- Карбид кремния (SiC)
- Полупроводниковые соединения аiii вv
- Твердые растворы на основе аiii вv
- Полупроводниковые соединения aiibvi и трз на их основе
- Полупроводниковые соединения aivbvi и трз на их основе
- Диэлектрики, классификация, основные свойства
- Электропроводность диэлектриков
- Потери в диэлектриках
- Пробой диэлектриков
- Полимеры в электронной технике
- Композиционные пластмассы и пластики
- Электроизоляционные компаунды
- Неорганические стекла
- Ситаллы
- Керамики
- Активные диэлектрики
- Сегнетоэлектрики
- Пьезоэлектрики
- Пироэлектрики
- Электреты
- Жидкие кристаллы
- Материалы для твердотельных лазеров
- Магнитные материалы. Их классификация
- Магнитомягкие материалы
- Магнитотвердые материалы
- Технология получения материалов электронной техники Методы получения тонких пленок
- Вакуумные методы. Термическое вакуумное напыление.
- Кинетика процесса конденсации. Роль подложки
- Создание вакуума в вакуумных установках
- Измерение вакуума
- Вакуумные установки термического напыления
- Катодное вакуумное распыление (диодное)
- Ионно - плазменное распыление
- Эпитаксиальные процессы в технологии материалов электронной техники
- Механизм процесса эпитаксии
- Автоэпитаксия кремния
- Гетероэпитаксия кремния
- Эпитаксия полупроводниковых соединений аiiibv и трз на их основе
- Температурно - временной режим эпитаксии
- Эпитаксия SiC
- Оборудование для наращивания эпитаксиальных слоев
- Элионные технологии
- Ионно-лучевые установки
- Механическая обработка полупроводниковых материалов
- Шлифование и полирование пластин
- Химическая обработка поверхности полупроводника
- Методы отчистки поверхности
- Фотолитография (операции, материалы)
- Нанотехнология, определения и понятия
- Инструменты для измерения наноструктур
- Наноструктуры и наноустройства
- Методы нанотехнологий