Recently in Physics of electronic Category

دانش مندان دانشگاه ليورپول و دورهام ماده ي جديدي براي درك بيشتر چگونگي استفاده از ابررساناها در انتقال انرژي به مناطق مسكوني و كاهش تلفات انرژي توسعه داده اند.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز) و به نقل از ساينس ديلي، اين گروه ماده اي از يك مولكول شبیه توپ فوتبال به نام كربن60 توليد كرده است تا نشان دهد كه چگونه يك ابررسانا (عنصر، تركيب يا آلياژي كه در مقابل عبور مداوم جريان الكتريكي مقاومتی از خود نشان نمي دهد) مي تواند در دماهاي مناسب براي كاربرد تجاري در شهرهاي كوچك و بزرگ كار كند.

ابررساناها به عنوان يكي از بزرگ ترين يافته هاي علمي مطرح هستند و امروزه نقش مهمي در فن آوري پزشكي بازي مي كنند. در سال 1911، به عنوان بخشي از آزمايش با جيوه ي جامد، دانش مند آلماني هيك كامرلينف اونز، كشف كرد زماني كه جيوه تا دماهاي پايين سرد مي شود، الكتريسيته مي تواند با يك جريان پايدار و بدون مقاومت و تلفات انرژي -به صورت گرما- از آن عبور كند.

هم اكنون ابررساناها به طور گسترده به عنوان آهن ربا در عكس برداري تشديد مغناطيسي يا MRI به كار مي روند كه به دانش مندان كمك مي كند از آن چه كه درون بدن انسان رخ مي دهد، تصويربرداري كنند. ابررساناها در خطوط راه آهن نيز به عنوان آهن ربا توانسته اند اصطكاك بين قطار و ريل را كاهش دهند. ابررساناها توسعه يافته اند تا در دماهاي بالا كار كنند اما ساختار اين مواد به حدي پيچيده است كه دانش مندان هنوز به زمان نياز دارند تا دريابند كه چگونه اين مواد مي توانند در دماي اتاق براي كاربردهاي آتي در تامين برق خانه ها و كارخانه ها كار كنند.

پروفسور مت روسينسكي، از دپارتمان شيمي ليورپول، شرح داد: "ابررسانايي پديده اي است كه ما هنوز در تلاش براي درك آن و به ويژه چگونگي كاركرد آن در دماهاي بالا هستيم. ابررساناها ساختار اتمي بسيار پيچيده اي دارند و سرشار از بي نظمي هستند. ما ماده اي به شكل پودر ساختيم كه در دماهاي اتاق نارسانا بود و ساختار اتمي ساده تري داشت تا براي ما اين امكان را فراهم كند كه چگونگي حركت آزاد الكترون ها را كنترل كنيم و چگونگي سوق دادن اين ماده به سمت ابررسانايي را آزمايش كنيم."

پروفسور كوسماس پراسيدس، از دانشگاه دورهام، گفت: "در فشار اتاق الكترون هاي اين ماده براي ايجاد ابررسانايي بسيار دور از هم بودند. بنابراين ما آن ها را با استفاده از وسيله اي كه فشار درون ساختار را افزايش مي دهد، فشرده تر كرديم. ما دريافتيم كه اين دگرگوني در ماده ناگهاني بود - به صورت متناوب از نارسانايي به ابررسانايي. اين امر به ما اين امكان را داد كه ساختار اتمي دقيق را در نقطه اي كه ابررسانايي رخ مي دهد، ببينيم."

اين پژوهش كه در مجله ي Science منتشر شد و توسط انجمن پژوهش علوم فيزيكي و مهندسي EPSRC حمايت شد، به دانش مندان اين امكان را خواهد داد كه به جستجوي موادي با عناصر ساختاري و شيميايي مناسب بپردازند و ابررساناهايي را توسعه دهند كه در آينده تلفات انرژي جهان را كاهش دهد.

پژوهش گران دريافتند كه غشاهاي نازك نانولوله ي كربن مزاياي رسانايي و مكانيكي ای دارند كه مي تواند آن ها را براي استفاده به عنوان الكترودهاي سلول خورشيدي، روشنايي حالت جامد و نمايش گرهاي الكترونيكي مناسب كند. تاكنون مطالعات روي چگونگي انتقال نور توسط غشاهاي نانولوله اي در محدوده ي نور مرئي متمركز بوده است و ويژگي هاي فروسرخ اين غشاها كشف نشده بود.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز) و به نقل از فيزورگ، در مطالعه اي جديد، ليانگ بينگ هو، ديويد هچ و جورج گرانر، فيزيك دانان دانشگاه كاليفرنياي لوس آنجلس، ويژگي هاي فروسرخ غشاهاي نازك نانولوله ي كربن تك جداره را بررسي كردند كه به لحاظ نوري، شفاف و به لحاظ الكتريكي، رسانا هستند. آنان دريافتند كه غشاهاي نانولوله اي توانايي بسيار خوبي براي انتقال امواج فروسرخ دارند. طي آزمايش هايي، الكترودهاي نانولوله اي و الكترودهاي گرافيني عمل كرد بهتري از ساير مواد در گروه هاي اصلي مختلف نشان دادند. بدين ترتيب راهي براي كاربردهاي گوناگون فروسرخ غشاهاي نانولوله اي گشوده شد.

هو گفت: "اين اولين بار است كه ويژگي هاي فروسرخ اين غشاها به طور كامل هم از طريق اندازه گيري و هم از طريق محاسبه مطالعه مي شود."

براي توليد اين غشاهاي نانولوله اي، دانش مندان نانولوله ها را در آب به كمك سورفاكتنت (ماده اي براي كاهش كشش سطحي آب) پخش كردند و سپس اين ماده را روي زيرلايه هاي گرم شده پاشيدند تا غشاها ايجاد شوند. دانش مندان با تاباندن نور فروسرخ روي غشاهاي نانولوله اي دريافتند كه اين غشاها نرخ انتقال بيش از 90 درصد را در يك محدوده ي طول موج گسترده ي فروسرخ (450 نانومتر تا 20 ميكرومتر) حفظ مي كنند.

اين دانش مندان توضيح دادند كه به خاطر انتقال فروسرخ بالاي اين غشاهاي نانولوله اي، جلوگيري از حرارت ضعيف خواهد بود اما براي كاربردهايي كه نياز به اتلاف گرما دارند، مناسب خواهد بود. يك نمونه ي مهم سلول هاي خورشيدي است. از آن جايي كه بخش بزرگي از انرژي خورشيدي بالاي طول موج يك ميكرومتر (بيشتر از طول موج نوري) است، اين غشاهاي نازك نانولوله اي شفاف مي توانند به منظور مهار گرماي اضافي در سلول هاي خورشيدي فروسرخ به كار روند و بدين طريق بازدهي سلول خورشيدي را افزايش دهند.

هو گفت: "يك كاربرد مهم، سلول خورشيدي فروسرخ است، جايي كه غشاهاي نانولوله اي مثل غشاهاي گرافيني مي توانند امكان انتقال انرژي فروسرخ را به لايه ي فعال فراهم كنند كه ساخت سلول خورشيدي فروسرخ را ممكن مي كند."

در مقايسه با ساير مواد شناخته شده براي انتقال امواج فروسرخ، غشاهاي نانولوله اي ميزان بازتاب كمتري دارند (كمتر از 10 درصد). اين مزيت به معناي اين است كه غشاهاي نانولوله اي در مقايسه با ساير مواد طول موج هاي قطع بالايي دارند (طول موج هاي فروسرخ وسيع تري را انتقال مي دهند). اين ويژگي مي تواند اين غشاها را براي كاربرد در محدوده ي فرا فروسرخ مناسب كند.

اين غشاها مي توانند به عنوان الكترودهايي براي كاربردهاي گوناگون صنعتي و نظامي به كار روند. هو افزود كه در آينده اين پژوهش گران قصد دارند استفاده از اين غشاها را براي دوربين هاي فروسرخ بررسي كنند.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونیوز)، این فن آوری جدید گامی به سوی ایجاد دیسک های سختی خواهد شد که بخش متحرک ندارند و در نتیجه سریع تر، ارزان تر و با مصرف انرژی کمتر نسبت به نمونه های کنونی خواهند بود. در آینده این باتری های جدید به حدی توسعه خواهند یافت که در اتومبیل ها به عنوان منبع توان به کار گرفته شوند.

این مطالعه در نشریه ی نیچر (Nature) منتشر شده است.

این وسیله که به دست فیزیک دان دانشگاه میامی، استوارت ای. بارنز، از دانشکده علم و صنعت و همکاران وی ساخته شده است، می تواند انرژی بیشتری نسبت به باتری های واکنش شیمیایی ذخیره کند. به گفته ی بارنز مانند کوک کردن ماشین اسباب بازی، این باتری اسپینی با اعمال یک میدان مغناطیسی بزرگ کوک می شود و هیچ درگیری شیمیایی ندارد. این وسیله به طور بالقوه بهتر از هر چیزی است که تا کنون پیدا شده است.

وی همچنین افزود: "ما این تأثیر را پیش بینی کرده بودیم، ولی این وسیله ولتاژی صد برابر بیشتر و به مدت ده ها دقیقه تولید می کند در حالی که پیش بینی ما در حد میلی ثانیه بود. از آنجایی که این اتفاق غیر منطقی بود، ما را راهنمایی کرد تا به طور تئوری بفهمیم چه اتفاقی در حال رخ دادن است."

راز پنهان در پشت این فن آوری استفاده از نانوآهن رباها برای القای نیروی الکتروموتوری است. این فن آوری از همان اصول حاکم در باتری های مرسوم استفاده می کند غیر از این که به طرز مستقیم تری می باشد. توضیح این که انرژی ذخیره شده در یک باتری که در یک آی پاد یا اتومبیل وجود دارد، شکلی از انرژی شیمیایی است. وقتی چیزی روشن می شود، این واکنش شیمیایی است که جریان الکتریکی ایجاد می کند. اما این فن آوری جدید انرژی مغناطیسی را به طور مستقیم و بدون واکنش شیمیایی به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. جریان الکتریکی ایجاد شده در این فرآیند "جریان پلاریزه شده ی اسپینی (spin polarized current)" نامیده می شود که از کاربردهای فن آوری جدیدی به نام "اسپینترونیک (spintronics)" است.

به گفته ی بارنز این یافته ی جدید دانسته های ما را مبنی بر نحوه ی کارکرد آهن رباها بهبود می دهد و اولین کاربرد آن استفاده از MTJها به عنوان عناصری الکترونیکی است که با روشی متفاوت نسبت به ترانزیستورهای مرسوم کار می کنند. اگرچه این وسیله قطری کمتر از تار موی انسان دارد و حتی توانایی روشن کردن یک LED (Light Emitting Diod)را ندارد، اما انرژی ذخیره شده با این روش این پتانسیل را دارد که انرژی اتوموبیلی را تا چند مایل تأمین کند. قابلیت های این فن آوری بی پایان است.

بارنز همچنین می گوید: "در بسیاری چیزها آهن رباهای دور از چشم وجود دارند، برای مثال در تلفن های همراه و اتومبیل ها، آهنرباهای مختلفی وجود دارند یا همان چیزهایی که یخچال شما را بسته نگه می دارند. آهن رباها آنقدر زیاد هستند که حتی تغییر کوچکی در نحوه ی فهم ما از چگونگي کارکرد آن ها، ممکن است تنها منجر به پیشرفت کوچکی در ماشین های آینده شود ولی تأثیر عمده ای در مسائل مالی و مسائل مربوط به انرژی خواهد داشت."

برای اطلاعات بیشتر می توانید به مجله ی زیر مراجعه کنید:

Pham Nam Hai, Shinobu Ohya, Masaaki Tanaka, Stewart E. Barnes & Sadamichi Maekawa. Electromotive force and huge magnetoresistance in magnetic tunnel junctions. Nature, 2009; DOI: 10.1038/nature07879

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز)، گروهی از محققان به رهبری جورج بارباستاتیس، استاديار مهندسی مکانیک، در حال توسعه ی اصول پایه ای "نانو اُریگامی[1]" هستند - روش جدیدی که به مهندسان اجازه می دهد مواد نانومقیاس را تا کرده و ساختار های سه بعدی بسازند. مواد ریز تا شده می توانند به صورت موتور و یا خازن در مدارها استفاده شوند و در نتیجه این پتانسیل را خواهند داشت که پیشتاز حافظه های بهتر رايانه ای، پردازنده های سریع تر و ابزارهای نانونوری جدیدتری باشند.

روش های تولید در ابعاد میکرو و نانوی سنتی مانند لیتوگرافی (حکاکی) پرتوی ایکس و یا نانونگاري برای ساختارهای دو بعدی به خوبی کارساز است و به طور عمومي برای ساخت پردازنده ها و ابزارهای میکروالکتریکی-مکانیکی (MEMS) به كار مي روند، ولی این روش ها قادر به ایجاد ساختارهای سه بعدی نیستند.

تونی نیکول، دانشجوی كارشناسي ارشد مهندسی مکانیک که روی این پروژه کار می کند، می گوید: "بیشتر آن چه که تاکنون انجام شده سطحی است. ما می خواهیم از همه ی ابزارهای مناسب که تاکنون برای تولیدهاي دو بعدی و سه بعدی توسعه داده شده است، استفاده کنیم."

گروه موسسه ی تحقیقاتی ماساچوست (MIT) از ابزارهای لیتوگرافی (حکاکی) مرسوم برای ساختن مواد دو بعدی در مقیاس نانو، جهت ايجاد الگو استفاده می کنند و سپس آنها را برای ایجاد شکل های سه بعدي از پيش تعیین شده تا می زنند. این روش حوزه ی جدیدی از کاربردهای ممکن را به روی ما می گشاید.

کوچک تر و سریع تر

در حال حاضر نيز، محققان یک خازن نانومقیاس سه بعدی به نمایش گذارده اند که با همکاری یانگ شائو-هورن، استاد MIT، توسعه یافته است و در سال 2005 در مجمع الکتروشیمی معرفی شده بود. به گفته ي نادر شار، دانشجوی كارشناسي ارشد مهندسی مکانیک که در حال کار روی این پروژه است، مدل کنونی تنها شامل یک تا است ولی می تواند تاهای بیشتری بخورد و به این ترتیب توانایی ذخیره انرژی بیشتری داشته باشد. هم چنین لایه های اضافی موجب افزایش سرعت انتقال اطلاعات می شود، دقیقا مانند مغز انسان که چین خوردگی زیاد در آن اجازه ی ارتباط سریع تری را بین ناحیه های مختلف مغز می دهد.

رسيدن به موادی که به جلو و عقب تا شوند و ساختاری آکاردئونی داشته باشند، در كنار دست يابي به سطح ها و لبه هايي كه به دقت در كنار هم به صف شوند، یکی از بزرگ ترین چالش های محققان بوده است.

گروه محققان در حال کار بر روی راه های مختلف تحریک نانومواد برای تا کردن آن ها هستند، از جمله:

- ته نشین کردن فلز (معمولا کروم) روی سطحی که قرار است تا شود. این کار موجب می شود که ماده به سمت بالا خم شود، ولی این روش اجازه ی تا زدن زوایای قائمه یا از نوع آکاردئون را نمی دهد.

- هدایت پرتوی از یون های هلیوم به جایگاه مطلوب برای تا زدن. این پرتوها در سطح ماده طرح هایی حک می کنند که موجب می شود هنگام برداشته شدن باریکه، ماده تا بخورد. پرتوهای با انرژی بالاتر با نفوذ به لایه های زیرین ماده موجب تا شدن آن به سمت بالا می شوند؛ هم چنین یون های حاصل از پرتوهای کم انرژی در سطح ماده جمع و باعث می شوند ماده به سمت پایین تا شود.

- تعبیه ی سیم هایی از طلا درون ماده. جریانی که از درون سیم های طلا عبور می کند با یک میدان مغناطیسی خارجی واکنش می دهد و " نیروی لورنتس[2]" ی ایجاد می کند که صفحه را بلند می کند. این روش شکلی از "خودسازی" هدايت شده است که در آن طراح، قالب را آماده می کند و سپس اجازه می دهد تا قطعه خود را بسازد.

این شکل های تا شده می توانند با انواع مختلفی از مواد پیاده سازی شوند از جمله سیلیکون، سیلیکون نیتراید (نوعی از سرامیک) و یک پلیمر نرم به نام SU-8.

هنگامی که ماده تا شد، قسمت رمزدار آن در جلوی سطح ها قرار می گیرد تا به طور مناسب به صف شود. محققان راه هایی را توسعه داده اند که این کار را با موفقیت انجام دهند: یکی از این راه ها استفاده از آهن ربا است و راه دیگر شامل چسباندن پلیمرهایی به یک مکان خاص روي سطح ها و ذوب کردن آن ها با جریان الکتریکی است، به طوری که دو قسمت به هم بچسبند.

اين گروه هم اکنون روی این کار می کنند که لبه ها و وجه های مكعب های تا شده را با دقت نانومقیاس ردیف کنند، اما شار، با نظارت استاديار مهندسی مکانیک، کارول لیورمور، روش امیدوار کننده ای ابداع کرده است و آن استفاده از سه جفت حفره ی منطبق بر هم و تحمیل آن ها برای کشیدن لبه ها و وجه ها به مسیر تنظیم شده است.

محققان در فاز توسعه ی ابزار های نانو- تا شده، جدی هستند، اما آنان در حال انديشيدن به اين موضوع هستند كه این فن آوری در آینده چگونه مي تواند مورد استفاده قرار گيرد. نیکول می گوید : "ما اجزاء اصلی را شناسايي كرده ايم و اکنون خوشحال خواهیم شد اگر کاربردهایی برای آن ها پیدا کنیم."

زیر نویس:

[1] اريگامي: واژه ای به زبان ژاپنی به معنی هنر تا کردن کاغذ برای ایجاد شکل های مختلف

[2] نيروي لورنتز: نيرويي كه توسط يك بار نقطه اي تجربه مي شود كه در حال حركت در طول يك سيم قرار گرفته در يك ميدان مغناطيسي است؛ اين نيرو نسبت به هر دو ميدان جريان و مفناطيسي نود درجه زاويه دارد. نيروي لورنتز مي تواند براي شناور نگه داشتن يك چيز حامل جريان بين دو آهن ربا به كار گرفته شود.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز) و به نقل از ساينس ديلي، دانشمندان دريافته اند كه گرافيت در مقياس هاي زماني فراسريع مانند يك نيمه هادي رفتار مي كند. اين نتايج داراي اهميت بنياديني هستند براي دستگاه هاي الكترونيكي آينده كه بر اساس كربن اند و در آن ها ميدان ها يا فركانس هاي الكتريكي بالا پردازش مي شوند.

نانوماده هايي مانند كربن داراي ويژگي هاي منحصر به فردي هستند، كه براي اولين بار منجر به كاربردهايي در قطعات و حسگرهاي الكترونيكي شده است. اين ماده ها بر پايه ي لايه هاي منظم و نازك اتمي از اتم هاي كربن اند، براي نمونه به شكل لايه ي مجزايي به نام گرافين يا لوله هاي پيچشي اي به شكل نانولوله هاي كربني. ويژگي هاي الكترونيكي چنين ساختارهايي تا حد زيادي مربوط به ويژگي هاي گرافيت مي باشد، كه شامل دسته اي از صفحه هاي گرافيني هستند.

با وجود تحقيق هاي متمركز گذشته، رفتار بنيادي الكترون ها در اين ماده به طور كامل شناخته نشده است و بر سر آن بحث هاي زيادي وجود دارد.

ماركوس بريوسينگ، كلاس روپرز و توماس السائسر، سه دانشمند از موسسه ي ماكس-بورن در برلين، رفتار الكترون ها را در اين لايه هاي گرافيت در زمان بي درنگ مورد بررسي قرار داده اند.

هم چنان كه آن ها در گزارش خود در Physical Review Letters آورده اند، نحوه ي حركت الكترون ها را با دقت زماني بي مانندي برابر با تنها 10 فمتوثانيه ثبت كردند (يك فمتوثانيه برابر با يك ميليونيم يك ميليارديم ثانيه است). الكترون ها با پالس هاي ليزري فراكوتاه به سمت سطوح انرژي بالا تهييج شدند، و انرژي آن ها در بازگشت به حالت تعادل جذب شد. گام هاي مجزاي اين فرايند به لحاظ زماني مشخص مي شوند، و توزيع آني الكترون ها در ماده معين مي شوند. طي 30 فمتوثانيه، الكترون ها گاز داغي را با دماي 2500 درجه ي سلسيوس شكل مي دهند، كه تنها طي 500 فمتوثانيه تا حدود 200 درجه ي سلسيوس پايين مي آيد. انرژي پراكنده شده در اين فرايند، به شبكه ي بلور منتقل مي شود. پس از اين فرايند، الكترون ها به آهستگي به حالت هاي اوليه ي خود بازمي گردند.

براي اولين بار، اين مطالعه به طور قطعي نشان مي دهد كه در مقياس هاي زماني فراكوتاه، گرافيت مانند يك نيمه هادي رفتار مي كند، مانند سيليكون يا گاليم آرسنايد، و نه مانند فلز.

مكانيك حركتي ديده شده، دست آوردهاي مهمي در مورد انتقال الكتريكي دارد، مانند جريان هاي جاري در ماده در فركانس هاي بالا. اين دست آوردها داراي اهميت بنياديني هستند براي دستگاه هاي الكترونيكي آينده كه بر اساس كربن اند و در آن ها ميدان ها يا فركانس هاي الكتريكي بالا پردازش مي شوند.

به گفته ي گروهي از محققان از دانش كده ي بوستون، آزمايش گاه هاي ملي لوس آلاموس و سانديا، و دانش گاه بوستون، فراماده (متامتريال) ي جديدي كشف شده است كه مي تواند به عنوان يك قطعه ي پيشرفته در طيف الكترومغناطيسي محدوده ي تراهرتز كار كند. اين فراماده استاندارد كاركردي را براي مدوله ي امواج كوچك تابشي ايجاد كرده است.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز) و به نقل از يورك آلرت، محققان در جدیدترین نسخه ي آنلاین مجله ي نيچر فوتونيكس (Nature photonics) اعلام کردند كه جریان الکتریکی به كار رفته در فراماده ها - ساختاري تركيبي از تشديدكننده هاي حلقه اي چاك دار فلزي- زاويه ي فازی یک پرتو تراهرتزی را 30 برابر سريع تر و نیز با دقتی بسیار بیش تر از وسایل نوری، کنترل کرده است.

این اکتشاف نقطه ي عطفی را در کاربرد فراماده ها و تابش های تراهرتزی مشخص می کند -تابشهای تراهرتزی، فرکانس ايمن و غیریونیزه کننده ای است که موضوع بحث گستره ي در حال رشدي از تحقیقات می باشد و در کاربردهايی مانند سامانه های پیشرفته ي نمایشی-امنیتی و فن آوری های تصویری به آن به عنوان یک مولفه ي نويدبخش نگریسته می شود.

ويلي جي. پاديلا، استادیار دانش کده ي فيزيك بوستون و یکی از نويسندگان این مقاله، گفت: "این یک قطعه ي فراماده ي واقعی است، و این حقیقت را آشکار می کند که می توان در فرکانس های تراهرتز قطعات حالت جامد را با فراماده ها ساخت."

در مقیاس ميكرو، فراماده ها، ترکیب هايي هستند که چارچوب فلزي منحصر به فردي را برای توليد پاسخ به امواج نوری به کار می برند كه فراتر از عناصر مواد واقعی مورد استفاده، به هر فراماده ویژگی های خاص خودش را می دهد. طی دهه ي گذشته، محققان در پی یافتن راهی برای توسعه ي محدوده ي پاسخ های ماده به امواج تابشی الکترومغناطیسی بوده اند. طبقه بندی این امواج در جهت افزایش فرکانس به این قرار است: امواج رادیویی، مایکروویو، تابش تراهرتز، تابش فروسرخ، نور مرئی، تابش فرابنفش، اشعه ي ايكس و گاما. این فراماده ها اثرات جدید بسياري را نشان داده اند که با اصول الکترومغناطیسی پذيرفته شده در تضاد است.

به گفته ي پاديلا، در گذشته درون سامانه هایی که به عنوان طیف سنج های THz در حوزه ي زمان شناخته می شوند، شار تابش تراهرتز به طور غیر مستقیم توسط برشگرهاي نوری مدوله شده بودند - برشگرهای نوری وسایلي مکانیکی هستند که هم از ورود لیزر جلوگیری می کردند و هم اجازه ورود لیزر را می دادند. ایده ي "همه یا هیچ" (مانند باز و بسته شدن شاتر یک دوربین عکاسی)، سرعت کنترل امواج تراهرتز را بسیار محدود می کند چون قسمت های مکانیکی برشگرها بسیار کند عمل می کنند.

فراماده ي اختراع شده توسط گروه تحقیق، شار تابش تراهرتزی را در بیش از حدود 70 درصد از محدوده ي فرکانسی -نه فقط در نقاط ابتدا و انتهای فرکانس- به طور الكترونيكي كنترل كرد.

پاديلا گفت: "می توانیم با به کار بردن یک سیگنال الکترونیکی در این قطعه آن را کدر سازیم تا مانع از تابش های تراهرتز شود و یا آن را شفاف کنیم تا تابش های تراهرتز از آن عبور کنند، که در نهایت می توانید آنرا به سرعت خاموش یا روشن کنید - و اين امكان را به شما مي دهد تا پرتوی از فرکانس معینی را مدوله کنید."

بر اساس اين گزارش كه با هم كاري هو-تونگ چن، ابول ك. ازاد و آنتوينت جي. تيلور از آزمايش گاه ملي لوس آلاموس، مايكل جي. سيچ از آزمايش گاه هاي ملي سانديا و ريچارد دي. آوريت از دانش گاه بوستون نوشته شده است، چون قطعه ي فراماده از نوع حالت جامد است، و قسمت های متحرک آن حذف شده است، 30 برابر سریعتر از برشگر نوری می باشد.

پاديلا گفت: "مزيت فراماده ها این است که شما این کار را به صورت الکترونیکی انجام می دهید و اگر بخواهید که یک قطعه بسازید مزیتش این است که به تمامي حالت جامد و کنترل شده با ولتاژ است.شما قسمت متحرکي ندارید. از این رو می توانید عمل مدوله کردن را در سرعت هاي بسیار بالایی انجام دهید."

محققان يادآور مي شوند که این نوع کنترل ها برای فرکانس های مایکرویو و نوری توسعه داده شده است که منجر به شماری از دگرگوني هاي کلیدی بزرگ گردیده است ولی این فناوری ها براي فرکانس های تراهرتز توسعه نیافته اند.

به گفته ي پاديلا، یک قطعه ي فراماده ي حالت جامد، گام حساسی به سوي قطعات تراهرتز بهبود يافته می باشد مانند دوربین ها يا اسکنرها.

پاديلا گفت: "چیزی که ما با این فراماده نشان داده ايم این است که اکنون به نقطه ای رسیده است که می تواند به عنوان قطعه ای به كار رود. مي تواند قطعه اي باشد كه شما مي توانيد برای ساخت سامانه اي تراهرتزی آن را بکار بريد."

اطلاعات اضافي:

مدولاسيون:

به طور کلی فرایند گنجاندن سیگنال حاوی اطلاعات در سیگنالی دیگر را مدولاسیون می نامند. روش های مدولاسیون علاوه بر آنکه امکان گنجاندن اطلاعات را بر روی سیگنالی که انتشار موثرتری دارد، فراهم می کند، این امکان را نیز می دهد که خود سیگنال دارای طیف هم پوشان از طریق یک کانال انتقال یابد؛ این مفهوم را مالتی پلکس می نامند.

A) میکروگراف نوری از دو مدار nanocrossbar/transistor. شکل تکمیلی یک قطعه ی حاوی یک آرایه ی ساده را نشان می دهد. B) اسکنی از یک ناحیه ی nanocrossbar با میکروسکوپ الکترونی

با تغييرات ديناميكي در شكل تزريق به درون مواد داراي خاصيت ممريستوري، دانش مندان مي توانند رابطه ي جريان - ولتا‍‍ژ قطعه، و در نتيجه مقدار مقاومت حافظه دار را كنترل كنند. از آنجايي كه ممريستورها با قطع شدن تغذيه حالت خود را حفظ مي كنند، داراي حافظه ي غير فرار هستند.

به هر حال ممريستورها عناصر پسيو هستند و بنابراین توانايي تزريق انرژي به مدار را ندارند. به همين دليل به منظور كاركرد صحيح، ممريستورها نيازمند مجتمع شدن با مداراتي هستند كه شامل عناصر اكتيو باشند، مانند ترانزيستورها كه قادر به تقويت يا سوئيچ سيگنال هاي الكترونيكي هستند. مداري كه شامل ممريستور و ترانزيستور باشد، مي تواند مزايایي چون كارايي بهتر، تعداد اجزاي كمتر و در مقابل، سطح تراشه و ميزان مصرف انرژي كمتر را هم زمان داشته باشد.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز) و به نقل از فيزورگ، در جديدترين مطالعه ي گروهي از محققان آزمایشگاه های هیولت - پکارد (HP) در پالو آلتوی کالیفرنیا، برای اولین بار مداری ترکیبی، از ممریستور/ترانزیستور ساخته و ارائه شد. این گروه اثبات کردند، برنامه نویسی شرطي نانوممریستور با مدارات ترکیبی نشان می دهد که همان عناصر در یک مدار می توانند طوری شکل داده شوند که مانند یک مدار منطقی، مسیر یابی سیگنال و یا حافظه به کار روند. با تعیین مسیر سیگنال خروجی یک تابع منطقی به یک ممریستور، مدار حتی می تواند خود را دوباره شکل دهی کند. این ویژگی افق های متنوعی از مدارهای خودبرنامه ریز به روی ما می گشاید.

استن ویلیامز از اعضای گروه HP می گوید: "حداقل دوازده ترانزیستور لازم است برای این که بتوانیم عملکرد یک ممریستور را تقلید کنیم. بنابراین برای مداراتی که نیاز به نوعی نگه دارنده یا کار دیگری قابل انجام با ممریستور هستند، حداقل برای طراح امکان پذیر است که تعدادی ترانزیستور اکتیو را با یک ممریستور پسیو که بسیار کوچک تر از یک ترانزیستور است جایگزین کند. این امر با وجود کاهش تعداد ترانزیستورها، کارایی تراشه را به طور كامل حفظ می کند و از طرفی در سطح تراشه و توان مصرفی آن صرفه جویی می نماید. بنابراین تداوم معادله قانون مور براي چندين نسل، نه با کوچکتر شدن ترانزیستورها بلکه با جای گزینی آن ها با ممریستورها ممکن خواهد بود."

طرح ممریستور گروه HP شامل دو مجموعه ي 21 تایی موازي از سیم های 45 نانومتری است که از مقابل یکدیگر عبور می کنند تا یک آرایه ی عرضی به صورت صليبي را شکل دهند، این آرایه با استفاده از لیتوگرافی نانوحکی ساخته می شود. قرار گرفتن یک لایه ی با ضخامت 20 نانومتر از نیمه هادی تیتانیوم دی اکسید (TiO2) بین نانوسیم های افقی و عمودی، ممریستور را در فصل مشترک بين هر جفت سیم شکل می دهد. سپس یک آرایه از ترانزیستورهای اثر میدانی (FET) آرایه ی عرضی ممریستور را احاطه می کند، آنگاه ممریستورها و ترانزیستورها توسط نشان هاي فلزي اي به یکدیگر متصل می شوند.

سپس محققان با اجرای یک تابع منطقی مقدماتی (AB+CD) از چهار ولتاژ ورودی که چهار مقدار را مشخص می کند قطعه را آزمايش كردند. این کار روی دو رديف از آرایه های عرضی ممریستور انجام شد و نتایج از راه ترانزیستورها هدایت شد. این ترانزیستورها سیگنال را تقویت کرده و به منظور برنامه ریزی، نظیر به نظیر آن را به آرایه ی ممریستور باز می گردانند. به بیان دیگر سیگنال خروجی یک تابع ساده از یک مدار ممریستوری می تواند برای برنامه ریزی دوباره ی همان ممریستور به کار رود تا عملکرد جدیدی داشته باشد.

ویلیامز هم چنین توضیح می دهد: "خودبرنامه ریزی نوعی از یادگیری محسوب می شود. بنابراین مدارهای دارای ممریستور ممکن است این ظرفیت را داشته باشند که نحوه ی انجام یک وظیفه را یاد بگیرند، نه این که برای انجام آن برنامه ریزی شوند."

همان طور که محققان توضیح داده اند، اساس ممریستورها بر این است که میزان مقاومت قطعه می تواند تغییر کند و آن مقدار باقی بماند - ودر نتیجه به خاطر سپرده شود. این خاصیت به صورت فیزیکی با حرکت بارهای مثبت ناشی از حفره های اکسیژن که در نیمه هادی Tio2 تزریق شده اند مشخص می شود. در ممریستورها ولتاژ بایاس مثبت می تواند حفره ها را از الكترود دور كند و مقاومت را افزایش دهد، برعکس ولتاژ بایاس منفی حفره ها را جذب مي كند و موجب کاهش مقاومت خواهد شد. حال اگر قطعه به همین صورت رها شود حالت خود را حداقل تا یک سال حفظ خواهد کرد.

محققان امیدوارند این نمونه ي آزمایشی از مدار ترکیبی ممریستور/ترانزیستور سرمشقی برای یکپارچه سازی بیشتر ممریستورها با استفاده از مدارهای متعارف CMOS باشد. علاوه بر این، نمایش سامانه اي که بتواند برنامه ریزی خود را تغییر دهد می تواند سرمشقی باشد برای راهی به سوی یک معماری متنوع و جدید، مانند مدارات پیوندگاهی (سيناپتيك) انطباقی.

برای اطلاعات بیشتر می توانید به مقاله زیر رجوع کنید:

طبق گفته ی یک کارشناس پن استیت (Penn state) که سوئیچ پلاسمونیک را توسعه داده است، پلاسمونیک ها که می توانند جایگزینی برای وسایل محاسباتی امروزی باشند، قادرند زمینه را برای تولید نسل بعدی رایانه ها فرآهم آورند که هم سریع تر کار کنند و هم نسبت به سامانه های الکترونیکی اطلاعات بیشتری را در خود جای دهند و نیز کوچک تر از سامانه های نوری باشند.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز)، تونی جون هوآنگ، استادیار رشته ی مکانیک و علوم مهندسی، گفت: "اگر پلاسمونیک ها (کاملاً) شناخته شوند، در آینده مدارهای الکترونیکی ای خواهیم داشت که نسبت به مدارهای حال حاضر از نظر اندازه بسیار کوچک تر بوده و دارای ظرفیت چند میلیون برابر بیش تر هستند. پلاسمونیک ها، دو خاصیت سرعت و ظرفیت مدارات نوری را با اندازه های کوچک مدارهای الکترونیکی تلفیق می کنند."

امروزه می توان مدارهای الکترونیکی بسیار کوچکی ساخت ولی با این کار ظرفیت آنها و هم چنین سرعت حرکت داده ها درون مدار بسیار محدود می شود. در مقابل، مدارهای نوری اطلاعات را با سرعت نور ارسال می کنند ولی اندازه ی این مدارها بسیار بزرگ می باشد که این بزرگی بسته به طول موج نور آنها دارد.

پلاسمونیک ها با ترکیب بهترین مدارهای نوری و الکترونیکی می توانند الکترون ها و نور را همزمان با استفاده از سطح دستگاه منتقل کنند.

گروه آقای هوآنگ، یک سوئیچ پلاسمونیک را از روتاکسن های (Rotaxanes) دو حالته ی قابل تغییر ساختند. روتاکسن ها، مولکول های پیچیده ای هستند که ظاهری دمبل شکل دارند و حلقه یا حلقه هایی اطراف محور وسط را احاطه کرده اند. گاهی اوقات روتاکسن ها را ماشین های مولکولی می نامند. این حلقه ها هم می توانند حول محور وسط بچرخند و هم می توانند در طول محور آن جابه جا شوند. ایجاد تغییر در این شکل مولکولی، مبنا و اساس سوئیچ پلاسمونیک می باشد.

رایانه ها در ساده ترین بیان، ماشین هایی هستند که فقط می توانند بگویند بلی (Yes) یا خیر (No) و برای انتقال اطلاعات این عمل را چندین و چند مرتبه انجام می دهند. به طریق مشابه، حرکت و جنبش مولکول ها می توانند در نقش این ماشین ها ظاهر شوند، همان طور که یک کلید برای روشن خاموش کردن لامپ به کار می رود.

محققان، ماشین های مولکولی خود را به کمک مواد خانواده ی دی سولفید به نانودیسک های شیشه ای پوشیده شده از طلا متصل کردند. مولکول های دمبل شکل که دارای دو سطح می باشند، با دو ماده شیمیایی متفاوتی پوشیده شدند. در ابتدا حلقه به سمت یک سطح مولکول کشیده شده بود. وقتی که ماده شیمیایی اکسید شد، حلقه از جای خود منحرف و به سمت سطح دیگر جابه جا گردید. که باعث تلنگری به سوئیچ می شود. چون این فرآیند برگشت پذیر است، بنابراین حلقه به محل اولیه خود نیز بر می گردد تا از نو سوئیچ را تحت تاثیر قرار دهد. با حرکت مولکول، نوسان پلاسمون سطح در آن ناحیه ی کوچک فلزی که به آن متصل شده است، تغییر می کند. تغییر در رزونانس باعث ارسال سیگنال به مدار می شود. سوئیچ پلاسمونیک که هوآنگ و گروه وی آن را توسعه دادند، هنوز به عنوان قسمتی از مدار به حساب نمی آید.

هوآنگ می گوید: "مدارهای پلاسمونیکی هنوز به دست نیامده اند. قطعات پلاسمونیکی که در گذشته ساخته شدن، همگی پسیو (منفعل) بودند و به عنوان منابع نور، عدسی ها و موج برها مورد استفاده بودند.

سوئیچ های هوآنگ با یک فرآیند شیمیایی فعال می شوند هر چند این روش ، انتخاب بهینه ای برای یک مدار عملی نمی باشد .

محققان در آخرین شماره ی مجله ی Nano Letters اظهار می دارند که: "ما معتقدیم که می توان این فرآیند شیمیایی محرک اکسایش - کاهش را با شوک مستقیم الکتریکی و یا شوک نوری جایگزین نمود، با این کار عاقلانه رده ی تازه ای از اجزاء پلاسمونیک فعال ( مبتنی بر ماشینهای مولکلولی) برای مدارهای مجتمع نانونوری (NanoPhotonic) حالت جامد ایجاد می گردد که دارای پتانسیل خوبی برای کارهای فوق العاده ریز و با انرژی پایین می باشند."

در واقع قطعات پلاسمونیک به رایانه ها این امکان را می دهند که بسیار سریع تر شده و در فضاهای کوچک تر دارای حافظه بسیار بیش تری گردند؛ یعنی، نگه داری بیش از یک هزار فیلم روی یک درایو نوعی USB امکان پذیر می شود.
هوآنگ پیشنهاد می کند که پایگاه های کاربردی مانند یوتیوب که بسیار محبوب و پر مخاطب اند ولی دارای کیفیت تصاویر بسیار پائینی می باشند، با این روش می توانند تصاویری با کیفیت بالا داشته باشند.

هوآنگ می گوید: "ما هنوز در ابتدای راه هستیم. شاید تا تولید مدارهای پلاسمونیکی, پنج سال فاصله باشد."

در کنار هوآنگ، از جمله محققان این پروژه یو بینگ ژنگ و بالا کریشنا جولوری، دانش آموختگان رشته مکانیک و علوم مهندسی؛ لاسه جنسن (Lasse Jensen)، استاد شیمی؛ پال ویس (Paul Weiss)، استاد برجسته شیمی فیزیک (که اینان همگی از پن استیت هستند)؛ لی فانگ و فراسر استودارت (Fraser Stoddart) به ترتیب فارغ التحصیل و استاد دانشگاه نورس وسترن؛ یینگ-وی یانگ، دارای مدرک فوق دکترا از دانشگاه کالیفرنیا؛ لس آنجلس و آمار اچ. فلوود، استاد دانشگاه ایندیانا (Indiana) هستند. نیروی هوایی آمریکا (بخش تحقیقات علمی) و بنیاد ملی علوم نیز از این کار حمایت کردند.

اطلاعات اضافی:
توضیحاتی در مورد پلاسمون

توانايي الكترون ها براي حركت به اطراف زماني كه تحت فشار قرار مي گيرند افزايش مي يابد. در تركيباتي مثل نيمه هادي ها و عايق هاي الكتريكي، اعمال چنين فشاري مي تواند به طور چشم گيري ويژگي هاي الكتريكي و مغناطيسي را دگرگون كند.

به گزارش خبرگزاري برق،‌ الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز)،‌ تحت فشار محيط، اكسيد اروپيم در دماي پايين تر از 69 كلوين فرومغناطيس مي شود كه كاربردهاي آن را محدود مي كند. به هر حال، دماي مغناطيس شوندگي آن با بالا رفتن فشار افزايش مي يابد كه تا 200 كلوين در فشار 150 هزار اتمسفر مي رسد. تغييرات ايجاد شده در ساختار الكترونيكي كه موجب چنين دگرگوني هاي چشم گير شد هنوز ناشناخته باقي مانده اند.

هم اكنون دانشمندان در آزمايشگاه ملي آرگن دپارتمان انرژي امريكا، قابليت حركت (موبيليته) الكترون را تغيير داده و ساز و كاري را شناسايي كرده اند كه قدرت تعامل مغناطيسي و در نتيجه دماي مغناطيس شوندگي ماده را كنترل مي كند.

نارسيزو سوزانتو، پژوهش گر فوق دكتراي آرگن،‌گفت: "EuO (اكسيد اروپيم) يك نيمه هادي فرومغناطيس است و ماده اي است با توانايي حمل جريان هاي قطبي شده ي اسپيني كه عنصر جدايي ناپذير قطعات آينده در جهت ايجاد تغييرات در اسپين و بار الكترون ها در ميكروالكترونيك نسل جديد است."

با استفاده از اشعه ي قدرتمند ايكس از "منبع فوتون پيشرفته" براي مطالعه ي ساختار الكترونيكي اين ماده تحت فشار، سوزانتو و دنيل هاسكل، فيزيكدان آرگن، در چاپ ششم فوريه ي Physical Review Letters گزارش دادند كه الكترون هاي صد در صد قطبي شده ي 4f اروپيم تحت فشار با اتصال به الكترون هاي مجاور قابل حركت مي شوند. قابليت حركت افزايش يافته،‌ تزويج مغناطيسي بين اسپين هاي اروپيم را افزايش مي دهد كه منجر به افزايش سه برابري دماي مغناطيس شوندگي مي شود.

در حالي كه به نظر مي رسد نياز به فشارهاي اعمالي بزرگ، بار زيادي براي ادوات محسوب مي شود، تغيير شكل هاي بسيار متراكم مي تواند در نواحي مياني غشاي اكسيد اروپيم با تغيير عدم تطابق در پارامتر شبكه با زيرلايه هاي انتخاب شده، ايجاد شود. با شناسايي اين ساز و كار، پژوهش انجام شده مي تواند مسيري براي تغيير دماي مغناطيس شوندگي در اين ماده و مواد مرتبط با هدف نهايي رسيدن به 300 كلوين (دماي اتاق) فراهم آورد.

هاسكل گفت: "تغيير شكل، يك بعد جديدي در طراحي قطعات مدرن كه بر مبناي تزريق، انتقال و شناسايي جريان هاي قطبي شده ي اسپيني بالا در ساختارهاي مختلط نيمه هادي و مغناطيسي هستند، مي افزايد."

ساير نويسندگان مقاله: دانشجوي فارغ التحصيل،‌ يوآن چيه سنگ از دانشگاه نورس وسترن و جرارد لپرتوت.

اداره ي علوم دپارتمان انرژي امريكا از اين پژوهش پشتيباني كرد.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز)، اين جوهر كه از نانوذرات نقره تشكيل شده است، مي تواند در ادوات الكترونيكي و اپتوالكترونيكي به منظور ساخت ميكروالكترودهاي انعطاف پذير، كشسان و قابل گسترش كه سيگنال ها را از يك عنصر مدار به عنصر ديگر حمل مي كنند، استفاده شود. اين ميكروالكترودهاي چاپي مي توانند خمش ها و كشش هاي مداوم را با كمترين ميزان تغييرات در ويژگي هاي الكتريكي خود، تحمل كنند.

جنيفر لويس، استاد علوم مواد و مهندسي و مدير آزمايشگاه پژوهش مواد فردريك سيتز در دانشگاه ايلي نويز، و همكاران وي مقاله اي در 12 فوريه در Science Express، نسخه ي اينترنتي مجله ي Science، در اين مورد منتشر كردند. در اين مقاله، آن ها ميكروالكترودهاي نقره اي الگوداري را با چاپ همه سويه ي جوهر نانوذره ي غليظ با ضخامت كمينه ي حدود 2 ميكرون روي نيمه هادي، پلاستيك و زيرلايه هاي شيشه اي شرح دادند.

لويس گفت: "برخلاف چاپ به صورت جوهرافشان يا صفحه اي، دست آورد ما اين امكان را فراهم مي كند كه ميكروالكترودها خارج از صفحه چاپ شوند كه به آن ها اجازه مي دهد مستقيما از تركيبات نمونه ي موجود به سمت تركيب قوس هاي گسترش پذير حركت كنند. بطور مشخص، لايه هاي عايق يا آرايه هاي الكترودي پرشي (bypass) در طرح بندي هاي متداول مورد نياز است."

براي ايجاد ساختارهاي چاپي، اين پژوهشگران ابتدا جوهر نانوذره ي نقره ي غليظ توليد مي كنند. سپس اين جوهر از درون يك شيپوره ي استوانه اي باريك متصل به يك پايه ي ميكروموقعيت ياب سه محوره عبور داده مي شود كه توسط نرم افزار طراحي شده به كمك كامپيوتر كنترل مي شود.

هنگام چاپ، نانوذرات نقره هنوز به يكديگر متصل نمي شوند. فرآيند اتصال زماني رخ مي دهد كه ساختار چاپي تا 150 درجه ي سانتيگراد يا بيشتر گرم شود. حين التهاب حرارتي، اين نانوذرات، بصورت يك ساختار به هم پيوسته تركيب مي شوند. به دليل نياز به دماي فرآيند نسبتا پايين، ساختارهاي چاپي با زير لايه هاي انعطاف پذير ارگانيك سازگارند.

براي نشان دادن فراگير بودن اين فرآيند چاپ، پژوهشگران ميكروالكترودهاي نقره اي خارج از صفحه و مسطح را الگوسازي كردند؛ اتصالاتي گسترش پذير براي ميكروسلول خورشيدي و آرايه هاي LED توليد كردند؛ و سيم هاي نقره اي را به قطعات سه بعدي ظريف متصل كردند.

بوك يه اوپ آن، پژوهشگر فوق دكترا و نويسنده ي اصلي مقاله، گفت: "برخلاف شگردهاي رايج، دست آورد ما اين امكان را فراهم مي كند كه سيم هاي نقره اي كوچك به قطعات ظريفي كه از كمترين فشار تماسي استفاده مي كنند، متصل شوند."

اريك داوس، دانشجوي فارغ التحصيل و ديگر نويسنده ي مقاله، گفت: "دست آورد ما قادر است سيستم هاي بسيار مجتمعي از انواع گوناگون مواد را روي محدوده ي وسيعي از زير لايه ها ايجاد كند. چاپ همه سويه به برخي از محدوديت هاي طراحي كه امكان توسعه ي علم الكترونيك چاپي را محدود كرده است، غلبه مي كند."

علاوه بر لويس، آن و داوس، ساير نويسندگان مقاله شامل رالف نازو، استاد شيمي، جان راجرز،‌ استاد علوم مواد و مهندسي و نيز اعضاي گروه پژوهشي آن ها مي شود. اين پروژه توسط دپارتمان انرژي امريكا پشتيباني مي شد.

فیزیکدانان در دانشگاه روتجرز (Rutgers) به خواص جالب و غيرعادي ماده اي پی برده اند که می تواند در افزایش راندمان و کارایی سلول های خورشیدی و نیز در طراحی تراشه های کامپیوتری مؤثر باشد.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز) و به نقل از ساينس ديلي، دانشمندان نشان داده اند، بلوری متشکل از بیسموت (Be)، آهن (Fe) و اکسیژن (O2) از لحاظ الکترونیکی می تواند عملی انجام دهد که نیمه هادی های مرسوم قادر به آن نیستند. این کریستال مانند یک دیود دو جهته عمل می کند. (دیود دو جهته قطعه ای است که می تواند تحت یک شرایط معین امکان شار جریان را در یک جهت فراهم کند که تحت شرایط متفاوتی از حالت قبل ,جهت این جریان در جهت مقابل خواهد بود. دیودهای نیمه هادی قدیمی دو طرفه نیستند و جهتی که آنها قادر به عبور جریان می باشند در هنگام ساخت دیود معین و تثبیت گردیده است.

محققان یافته های خود را در 18 فوریه در مقاله ای در science Express منتشر کردند. Science Express پایگاه اطلاع رسانی بزرگی است که جدیدترین و بروزترین مقالات علمی منتشر شده در مجله Science را به اطلاع عموم می رساند.

دانشمندان هم چنین دریافته اند که دیودهایی که از این مواد ساخته می شوند، به هنگام تابش نور بر آنها، جریان تولید می کنند. این مسأله می تواند بیانگر این مطلب باشد که سلول های خورشیدی آینده را می توان از این مواد تهیه نمود. این مواد در برابر انتهاي آبی طيف نور حساسیت بالایی از خود نشان می دهند که این ویژگی مي تواند کارایی سلول های خورشیدی را بسیار افزایش دهد.

سانگ ووك چئونگ، استاد فیزیک دانشكده ي علوم و صنايع و یکی از پنج نویسنده مقاله فوق، میگوید: "ما به راندمانی بالاتر از بازده سلول های خورشیدی امروزي دست یافته ایم. هر چند هنوز میزان بازده نهايي اين ماده را به عنوان سلول خورشيدي نمی دانیم، كاملا نياز داريم بر روي فن آوري هاي جايگزيني كه مي توانند موجب بهبود كار شوند، تحقيق خود را ادامه دهيم."

کریستالی که سانگ ووك چئونگ و همتاهای وی به آن دست یافته اند یک ماده فروالکتریک است. به این معنی که این بلور رفتار قطبش الکتریکی و یا هم جهت شدن را از خود نشان می دهد. این قطبش که دانشمندان معتقدند توانایی کریستال را در برابر عملکردش به عنوان یک دیود کنترل می کند، تحت عنوان اثر توده ای یا اثر حجمی شناخته می شود، که این اثر حجمی مشخصه ای است که تمام کریستال را شامل می شود. حال آنکه در نیمه هادی های قدیمی ، عملکرد دیود بر پایه اثرات الکتریکی در لایه میانی دو ماده متفاوت (که تشکیل دهنده دیوداند) استوار است.

با اعمال یک ولتاژ خارجی در بلور فرو الکتریک، عمل قطبش در سویی که دیود اجازه عبور جریان را می دهد، تغییر خواهد کرد.

سانگ ووك چئونگ می گوید: "ویژگی این مواد می تواند طراحی تراشه های رايانه اي را بسیار انعطاف پذیر نماید." به گفته ي وی مهندسان می توانند با استفاده از این خاصیت عنصر مداري مجزايي را طوری طراحی کنند که در یک ترکیب خاص از مدار یک عمل را انجام دهد و در آرایشی دیگر از مدار عمل دیگری را به انجام برساند.

این مواد به طبقه ای از مواد بلوری تحت عنوان "perovskites" تعلق دارند که دارای دو یون مثبت، در اندازه های اتمی بسیار متفاوت از یکدیگر می باشد (در این جا، بیسموت و آهن) که توسط یون های منفی احاطه شده اند (در این جا اکسیژن). که برای هر اتم بیسموت و آهن , سه اتم اکسیژن وجود دارد.

از دست اندرکاران این مقاله، Taekjib Choi ,YoungJaiChoi و نیز استاديار Valery Kiryukhin می باشند. دیگر همکار این مقاله Seong Su Lee می باشد که هم اکنون در موسسه تحقیقاتی انرژی اتمی کشور کره می باشد. بنياد ملي علوم از این تحقیقات حمایت کرده است و Taekjib Choi نیز تحت حمایت بنياد تحقیقاتی کره که از طرف دولت کره حمایت می شد، بوده است.

مركز ميكروالكترونيك بين دانشگاهي، IMEC، در كنفرانس بين المللي مدارهاي حالت جامد (ISSCC)، مرحله ي نهايي استفاده از مدار حلقه ي قفل فاز (PLL) و تقويت كننده ي قدرت در فن آوري CMOS ديجيتال 45 نانومتري را ارائه كرد. اين اجزاي اصلي راهي براي توليد راديوهاي 60 گيگاهرتزي را در سال 2010 گشوده است كه تنها به CMOS ساده متكي خواهد بود و راهكار تك تراشه اي را محقق خواهد كرد. همچنين IMEC مخابره ي بي سيم چند گيگابايت بر ثانيه را با استفاده از مدول 60 گيگاهرتزي خود نشان داد كه اين مدول، تركيبي است از آنتن اختصاصي IMEC و واسط آنتن با تراشه ي RF چند آنتنه ي 45 نانومتري خود.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز) و به نقل از ساينس ديلي، IMEC در حال توسعه ي راديوهاي 60 گيگاهرتز تك تراشه با استفاده از فن آوري CMOS ديجيتال پيشرفته است. قسمت RF به خوبي از مزاياي سرعت مقياس گذاري فن آوري تراشه اي بهره مي برد. CMOS ديجيتال 45 نانومتري نيز امكان دست يابي به سرعت بالا، مصرف پايين و مشخصه هاي فضايي پايين را براي بخش ديجيتال ميسر مي كند. IMEC با توسعه ي راهكارهاي زنجيره اي شكل و دست يابي به آرايه ي آنتن فازي به عملكرد پايين سيگنال به نويز كه به راديوهاي 60 گيگاهرتز مبتني بر سيليكون آسيب مي رساند، غلبه مي كند.

پيشرفت اصلي ابتدايي كه در ISSCC ارائه شد، تحقق بخشيدن به واسطه ي RF گيرنده ي 57 تا 66 گيگاهرتز كنترل شده بصورت ديجيتال در CMOS ديجيتال 45 نانومتري با مقدار نويز تنها 6 دسي بل است. فضاي كوچك 150 در 150 ميكرومترمربعي، مصرف پايين 19 ميلي آمپري در ولتاژ تغذيه ي 1.1 ولت و كنترل تمام ديجيتالي، آن را براي سامانه هاي آرايه فازي مناسب مي كند.

سپس IMEC يك PLL مجتمع 57-66 گيگاهرتزي ارائه كرد. اين PLL كه تمام طرح هاي پيشين را از نظر محدوده ي ميزان سازي (tuning) پشت سر مي گذارد، اولين مداري است كه فازهاي خروجي يك چهارمي در فركانس هاي موج ميليمتري را فراهم مي كند به طوري كه مي تواند بسهولت در يك ساختار zero-IF استفاده شود. اين مدار، تنها 75 ميلي وات در ولتاژ تغذيه ي 1.1 ولت مصرف مي كند.

رودي لوورينز، نايب رييس اداره ي فن آوري سامانه هاي هوشمند در IMEC، گفت: "بر اساس نتايج ارائه شده، مي توانيم به پخش ويدئويي غيرفشرده با كيفيت بالا با 16 مسير آنتني بيش از 10 متر و با مصرف توان 1.6 وات براي گيرنده ي كامل، تحقق بخشيم."

در پايان، IMEC گزارشي از اولين تقويت كننده ي قدرت موج ميليمتري در CMOS ديجيتال 45 نانومتري با توان خروجي تصحيح شده و حفاظت ESD مناسب ارائه كرد. اين تقويت كننده ي قدرت پوش-پول داراي نقطه ي تراكم 1 دسي بل از 11 دسي بل متر بين 50 تا 67 گيگاهرتز در ولتاژ تغذيه ي 1.1 ولت است.

رودي لوورينز افزود: "صنعت به دليل چالش هاي عمده ي مربوط به همين قسمت موج ميليمتري از طيف RF، تمايلي به طراحي مدارهاي 60 گيگاهرتزي ندارد. اين طراحي هاي عالي و براي اولين بار صحيح 60 گيگاهرتزي در CMOS ديجيتال 45 نانومتري نمايانگر مهارت IMEC در طراحي 60 گيگاهرتز و پتانسيل روش شناسي (متدلوژي) طراحي ماست. ما از صنعت دعوت مي كنيم كه به برنامه ي پژوهشي 60 گيگاهرتزي ما بپيوندد تا از اين دانش و فن آوري هاي مجتمع سازي ناهمگن پيشرفته ي IMEC كه نسل دوم راهكارهاي راديوي 60 گيگاهرتز تك تراشه ي واقعي را در سال 2010 ممكن مي كند،‌ بهره مند شوند."

علاوه بر اين، IMEC تراشه ي RF چند آنتني 45 نانومتري خود را با آنتن ها و واسط آنتن اختصاصي IMEC با استفاده از فن آوري PCB تركيب كرد.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز)، دانشمندان دپارتمان آزمايشگاه ملي انرژي لارنس بركلي و دانشگاه كاليفرنيا در بركلي، در ماده اي به نام بيسموت فريت، يك تركيب غيرعادي از بيسموت، آهن، و اكسيژن (BiFeO3)، يك ويژگي از ديواره هاي حوزه را كشف كرده اند كه پيش از اين مشاهده نشده بود. اگرچه بيسموت فريت يك عايق است، محققين دريافته اند كه بين حوزه هاي با قطبش الكتريكي متفاوت، خود ديواره هاي حوزه - با پهناي تنها دو نانومتر - الكتريسيته را در دماي اتاق هدايت مي كنند.

رامامورتي رامش از بخش علوم مواد آزمايشگاه بركلي (MSD)، استاد دپارتمان علوم مواد و مهندسي و دپارتمان فيزيك دانشگاه كاليفرنيا، مي گويد: "ديواره ي حوزه يك صفحه ي دوبعدي مجازي درون ماده است. از آن جا كه آن ها بسيار كوچك هستند و مي توانند حركت داده شوند، براي الكترونيك آينده بسيار نويدبخش مي باشند."

رامش برنامه ي مواد كوانتومي MSD را براي مطالعه ي مواد پيچيده رهبري مي كند، كه توسط دفتر علوم انرژي پايه (BES) پشتيباني مي شود. به گفته ي رامش، برخلاف فلزات يا نيمه هادي هاي آشنا، ويژگي هاي الكتريكي و مغناطيسي پايه ي مواد پيچيده به محيط آن ها بسيار حساس مي باشند. "موادي به نام چندفروئيك ها نمونه اي از اين نوع ماده مي باشند، و بيسموت فريت يك نمونه از چندفروئيك ها مي باشد."

نويد چندفروئيك ها

ممكن است چندفروئيك ها اصطلاحي ناآشنا باشند، اما احتمالا اين موضوع براي زمان طولاني چنين باقي نماند. اين اصطلاح، توصيف كننده ي موادي است كه به طور هم زمان دو يا بيشتر از دو ويژگي فروئيك را نشان مي دهند - فرومغناطيس، فروالكتريسيته، يا فروالاستيسيته. براي نمونه، بيسموت فريت يك ضدفرومغناطيس و فروالكتريك مي باشد. (فروم معادل لاتين براي آهن مي باشد؛ مغناطيس شدگي در آهن به عنوان اولين ويژگي فروئيك مي باشد كه در زمان هاي باستان ديده شده بود، اما اصطلاح فروئيك در حال حاضر توسعه يافته و شامل تركيبات و ويژگي هايي نيز مي شود كه هيچ ارتباطي با آهن ندارند.)

خاصيت فرومغناطيسي آشناترين نوع از مغناطيس شدگي مي باشد، كه توسط ميدان هايي كه جهت آن ها توسط قطب هاي شمال و جنوب مشخص مي شود، توصيف مي شود. خاصيت فروالكتريسيته به موادي برمي گردد كه مي توانند به لحاظ الكتريكي قطبيده شوند و داراي يك جهت دل خواه از بار الكتريكي مثبت - منفي باشند. در مواد فروالاستيك - براي نمونه تركيبات "حافظه-قالب" - ايجاد فشار مي تواند موجب يك تغيير خود به خود در جهت يا ساختار بلوري شود كه مي تواند دوباره به حالت اول بازگردد. يك ماده ي چندفروئيك داراي مناطقي است كه توسط ديواره هاي حوزه جدا شده اند، كه يكي يا بيشتر از يكي از اين ويژگي هاي متفاوت به طور متفاوتي جهت دار شده اند.

رامش مي گويد: "يك دليل كه ما به اكسيدهايي مانند بيسموت فريت نظر داريم اين است كه مي توانيم يك ويژگي را با تغيير ديگران، كنترل كنيم. اين مواد داراي شخصيت بسيار بالايي مي باشند."

جان سيدل از دپارتمان فيزيك دانشگاه كاليفرنيا، در حين انجام اندازه گيري هاي كاوش پويشي بر روي لايه هاي نازك ماده ي ايجاد شده توسط لين مارتين از MSD، به ويژگي هاي منحصر به فرد ديواره ي حوزه ي بيسموت فريت دست يافت. اين دو نفر هر دو از اعضاي برنامه مواد كوانتومي مي باشند.

مارتين مي گويد: "براي ساخت لايه ها، ما اكسيدهاي سراميكي حاوي بيسموت و آهن را با يك پالس ليزري مورد هدف قرار داده و اين جامد را به يك پر پلاسمايي تبديل مي كنيم كه روي زيرلايه ته نشين مي شود. ساختار اين زيرلايه را انتخاب و دما و فضا را كنترل مي كنيم تا به تركيب مناسب و فاز مناسب دست يابيم."

براي كار حاضر، مارتين لايه هايي از بيسموت فريت را با ضخامت بين 50 تا 200 نانومتر روي زيرلايه هايي از استرونتيوم تيتانيوم اكسيد (SrTiO3) كشت داد، بلوري كه پارامترها و ساختار مشبك مانند آن، رشد لايه هاي بيسموت فريت با كيفيت بالا را تقويت مي كردند. (لايه ي نازكي از يك تركيب متفاوت، استرونتيوم روتنيوم اكسيد، SrRuO3، ابتدا بين زيرلايه و بيسموت فريت خوابانده مي شود تا به عنوان يك الكترود عمل كند.)

بيسموت فريت، مانند بسياري از چندفروئيك اكسيدهاي ديگر ساختار بلورين پرووسكيت دارد، كه در آن صفحاتي از اتم هاي اكسيژن و اتم هاي سنگين (مانند بيسموت) جايگزين صفحاتي از اتم هاي اكسيژن و اتم هاي سبك تر (مانند آهن) مي شوند. يك اتم آهن در مركز سلول مكعبي بيسموت فريت پايه مي باشد، و مكان آن - چه كمي خارج از مركز در يك جهت يا چه در جهت ديگر - به اضافه ي مكان هاي اتم هاي بيسموت تحت تاثير واقع شده، موجب افزايش قطبش محلي مي شود.

لايه هاي بيسموت فريت حاوي حوزه هاي فروالكتريك با ابعاد بين 5 تا 10 ميكرومتر مي باشند كه سيدل مي گويد، "ما مي توانيم ساختار حوزه را نگاشته و حتي توسط مكانيزم هاي كاوش پويشي متفاوت آن را تغيير دهيم."

بيسموت فريت يك عايق است، اما هر حوزه يك قطبش يا جهت بار مجزا دارد، كه سيدل با استفاده از يك ميكروسكوپ نيروي پيزوپاسخ (PFM) آن را نگاشت: هم چنان كه كاوش گر PFM بر روي نمونه حركت مي كند، يك ميدان الكتريكي متناوب در نوك آن موجب افزايش يك پاسخ مكانيكي قابل آشكارسازي در نمونه، بر اساس قطبش آن مي شود. چنين كاركرد يكساني مي تواند خاصيت قطبش محلي لايه را با اعمال ولتاژ به مقدار كافي بزرگي براي تغيير آن، كنترل نمايد.

براي نگاشت ويژگي هاي توپوگرافي سطح لايه، كاوش گر پويش كننده در حالت ميكروسكوپي نيروي اتمي (AFM) به كار گرفته شد. در حالت AFM، كاوش گر به طور موثري راه خود را در طول سطح "احساس مي كند"، مانند يك سوزن در يك ضبط و پخش كننده كه شيارها را در حالت ضبط شده احساس مي كند. علاوه بر اين، با تنظيم ولتاژي كه براي تاثيرگذاري بر قطبش حوزه ها بسيار ناچيز مي باشد، محققين مي توانند ويژگي هاي الكترونيكي اين لايه ها را كاوش كنند.

در اين حالت (AFM رسانا)، سيدل رسانايي محلي نمونه را در طول حوزه ها و در طول ديواره هاي حوزه ها اندازه گيري كرد. حوزه ها نارسانا بودند - چرا كه بيسموت فيت يك عايق است - اما در نهايت شگفتي، ديواره هاي حوزه ي معيني از خود رسانايي الكتريكي نشان دادند. رسانايي آن ها بستگي به تفاوت زاويه اي در جهت قطبش روي دو طرف ديواره ي حوزه داشت.

محققين براي درك اين رسانايي غيرمنتظره از ميكروسكوپي الكتروني انتقالي (TEM) در مركز ملي آزمايشگاه بركلي براي ميكروسكوپي الكتروني استفاده كردند تا چگونگي آرايش متفاوت اتم ها را در حوزه ها و نزديك ديواره هاي حوزه، بررسي نمايند. ديواره هاي حوزه ي بيسموت فريت در طول دو صفحه ي بلورشناختي مجزا جهت دار مي شدند؛ آن ها مي توانند حوزه ها را با اختلافات 109، 71، يا 180 درجه اي در جهت قطبش جدا سازند. با مقايسه ي ساختار اتمي يك ديواره ي حوزه ي 71 درجه اي غيررسانا با ساختار اتمي يك ديواره ي حوزه ي 109 درجه اي رسانا، محققين تفاوت آشكاري را در ساختار محلي كشف كردند: اين امر، نويدبخش رسيدن به كليد درك منشا اين اثر بود.

چگونه ديواره هاي حوزه ي يك ماده ي عايق مي توانند الكتريسيته را هدايت كنند؟

رامش مي گويد: "ما با نظريه پردازاني كار كرديم تا به ما كمك كنند رفتاري را كه مشاهده كرده بوديم، مدل سازي كنيم و مكانيزم اين رسانايي را درك نمائيم. آن چه به وجود آمد تصوير روشني از تغييرات در ساختار سلول هاي واحد بيسموت فريت نزديك ديواره هاي حوزه بود." اين تغييرات ساختاري به طور مستقيم به يك تغيير محلي در ويژگي هاي الكترونيكي ماده در مركز ديواره ي حوزه متصل است.

مارتين مي گويد: "آن چه اتفاق مي افتد اين است كه هم چنان كه مكان هاي اتم هاي آهن مركزي در طول ديواره ي حوزه تغيير مي كنند، قطبش نسبت به ديواره ي حوزه به طور ستوني افزايش پيدا مي كند - اما در همين حين، پيش از افزايش دوباره در موازات ديواره صفر مي شود. اين امر، موجب ايجاد الكترون هاي آزاد در مجاورت خود مي شود كه منجر به انباشته شدن در ديواره مي گردد، كه آن ها مي توانند در طول خود ديواره حركت كنند."

هم چنين، محاسبات محققين نشان داد كه فاصله ي باند بيسموت فريت - ويژگي حياتي براي تعيين ويژگي هاي الكترونيكي مواد به كار فته در دستگاه هاي الكترونيكي - به طور مشخي در مركز ديواره هاي حوزه ي 109 و 180 درجه اي كاهش يافت، كه با افزايش رسانايي در آن جا سازگار است. اما در ديواره هاي حوزه ي 71 درجه اي غيررسانا، فاصله ي باند خيلي كمتر كاهش يافت.

آن چه موجب شد تا سيدل با اين نتايج برخورد كند "علم پايه است. ما يك ويژگي پايه ي مواد فروالكتريك، و خود فروالكتريسيته، را كشف كرده ايم كه پيش از اين شناخته شده نبود. فروالكتريك ها به مدت بيش از نيم قرن مورد مطالعه قرار گرفته بودند، اما اين اولين مورد مشاهده ي اين نوع از رسانايي است."

مارتين به كاربردهاي بالقوه ي كشف خودشان علاقمند است. او مي گويد:‌ "ديواره هاي حوزه، ويژگي نانومقياس نهايي خواهند بود. آن ها ذاتي مواد هستند - آن ها مي خواهند آن جا باشند. و آن ها تنها دو نانومتر پهنا دارند! مثل تنه زدن به صفحه ي گرافيني - يك لايه ي مجزا از اتم هاي كربن با ويژگي هاي رسانايي قابل توجه - است. درست درون يك سراميك سفت عايق."

براي رامش، كشف ديواره هاي حوزه اي كه الكتريسيته را مانند يك فلز هدايت مي كنند، در يك اكسيد، گامي است در طول "مسيري رو به هدف مقدس مواد اكسيد، چالش ايجاد و كنترل تراكنش هاي فلز-عايق در محيط هاي واسطي در يك ماده. اين امر علت علاقه ي DOE به اين نوع از تحقيق مي باشد."

نتايج اين تحقيق در نسخه 25 ژانويه ي 2009 مجله ي Nature Materials منتشر شده است.

پژوهشگران دانشگاه ايلي نويز، با مجتمع سازي يك منبع الكترون حالت جامد و يك قطعه ي پلاسماي ميكروحفره اي، ترانزيستور پلاسمايي توليد كرده اند كه مي تواند براي ساخت نمايشگرهاي صفحه تخت با وضوح بالاتر و قيمت و وزن پايين تر استفاده شود.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز) ، گري ادن، استاد مهندسي برق و كامپيوتر و مدير آزمايشگاه مهندسي و فيزيك اپتيك دانشگاه ايلي نويز، گفت: "اين قطعه ي جديد قادر است هم جريان رسانايي پلاسما و هم انتشار نور را با ولتاژ اميتر 5 ولت يا كمتر كنترل كند."

درون اين ترانزيستور پلاسما يك پلاسماي ميكروحفره اي - يك قطعه ي الكترونيك-فوتونيكي كه در آن يك گاز (يك پلاسما) باردار شده با الكتريسيته توسط يك حفره ي ميكروسكوپيك احاطه شده است - قرار دارد. توان توسط دو الكترود تحت ولتاژهاي بالاتر از 200 ولت تامين مي شود.

ادن و دانشجوي وي، كوفنگ چن، ترانزيستور پلاسما را از ورقه هاي مس اندود ساختند كه در آن ها با استفاده از شيوه هاي استاندارد فوتوليتوگرافيك، ميكروحفره هايي به قطر 500 ميكرون ايجاد شده بود. منبع الكترون حالت جامد از يك ويفر سيليكوني ساخته شد كه توسط يك لايه ي نازك دي اكسيد سيليكون پوشانده شده بود.

ميكروحفره تقريبا به قطر يك تار موي انسان است و از مقدار كمي گاز پر شده است. وقتي كه با الكترون ها تهييج مي شود، اتم هاي پلاسما نور منتشر مي كنند. رنگ اين نور بستگي به اين دارد كه چه گازي در ميكروحفره قرار داده شود. براي مثال نئون نور قرمز و آرگون نور آبي منتشر مي كند.

دور پلاسما يك لايه ي مرزي نازك به نام غلاف قرار دارد. جريان الكتريكي درون غلاف توسط الكترون هاي با بار منفي حمل نمي شود بلكه يون هاي با بار مثبت اين كار را انجام مي دهند. يون ها با توجه به اينكه بسيار سنگين تر از الكترون ها هستند و لذا سخت تر شتاب مي گيرند، نيازمند يك ميدان الكتريكي بزرگ هستند كه با استفاده از يك افت ولتاژ بزرگ در غلاف توليد مي شود.

ادن - كه يكي از پژوهشگران آزمايشگاه علوم هم پايه و آزمايشگاه نانو فن آوري و ميكروي دانشگاه ايلي نويز نيز مي باشد - گفت: "ميدان الكتريكي شديد در غلاف پلاسما حركت الكترون ها را نيز بهتر مي كند. با تزريق الكترون ها از اميتر به غلاف، مي توانيم جريان الكترون ها را در پلاسما بطور قابل ملاحظه اي افزايش دهيم كه رسانايي و انتشار نور پلاسما را افزايش مي دهد."

به گفته ي ادن، در حالي كه پلاسماي ميكروحفره اي هنوز هم به ولتاژ بالاتر از 200 ولت براي انتشار نور و هدايت جريان نياز دارد، جريان و انتشار نور مي تواند توسط يك منبع الكترون كنترل شود كه با ولتاژ 5 ولت يا كمتر كار مي كند. جرياني كه از غلاف به سمت توده ي پلاسما ارسال مي شود مشخص مي كند كه چه مقدار جريان توسط دو الكترود راه انداز ميكروپلاسما حمل شده است.

در كار قبلي، گروه ادن لامپ هاي پلاسماي صفحه تخت توليد كردند كه در ساخت آن ها از دو ورقه ي فويل آلومينيومي استفاده شده بود كه توسط يك لايه ي دي الكتريك نازك از اكسيد آلومينيوم بدون ناخالصي از هم جدا شده بودند. بيش از 250 هزار لامپ مي توانند در يك پانل قرار داده شوند. و به خاطر اينكه پلاسماهاي ميكروحفره اي مي توانند در فشار اتمسفري كار كنند ديگري نيازي به تكه هاي ضخيم شيشه براي بسته بندي آنها وجود ندارد. اين صفحه هاي پلاسماي سبك وزن كمتر از يك ميليمتر ضخامت دارند.

ادن افزود: "توانايي كنترل هر پلاسماي ميكروحفره اي بطور مستقل مي تواند صفحه ي پلاسماي ما را تبديل به نمايشگرهاي پلاسما با وضوح بالاتر و قيمت كمتر كند. ترانزيستور پلاسما مي تواند براي كاربردهايي كه در آن مي خواهيد از ولتاژ كوچك براي كنترل توان زياد استفاده كنيد نيز به كار برده شود."

ادن و چن ترانزيستور پلاسما را در مجله ي Applied Physics Letters شرح دادند. اين كار توسط اداره ي تحقيقات علمي نيروي هوايي آمريكا پشتيباني شد.

طي تحقيقي كه توسط وينسنت مئونيئر، از بخش علوم رايانه و رياضيات لابراتوار ملي اوك ريج، انجام شد، نشان داده شد كه اشكالات ساختاري مطرح شده در نانولوله هاي كربني مي تواند راه را به سمت مدارهاي نانولوله اي كربني باز كند.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز)، نانولوله هاي كربني تكي، رساناهاي بسيار عالي الكتريسيته مي باشند اما هنگام اتصال آن ها به يكديگر در مدارات، اين هدايت از بين مي رود زيرا اتصالات به عنوان مانع عمل مي كنند و عايق هاي موثري هستند.

البته، كار انجام شده در دپارتمان مركز انرژي براي علوم مواد نانو در ORNL و لابراتوار ملي مكزيك براي تحقيقات نانوعلم و نانوفن آوري نشان مي دهد كه اشكالات موجود در ساختار مشبك كربن، كه به طور نوعي شش ضلعي مي باشد، هدايت بين نانولوله ها را بهبود مي بخشند.

اين كشف مي تواند منجر به مدارات نانومقياسي شود كه امكان ساخت رايانه هايي فشرده تر و قدرتمندتر را از مواد نانولوله اي فراهم مي سازد كه بهتر از سيليكون كار خواهند كرد.

اين تحقيق در مجله ي ACS Nano منتشر شده است. اين كار توسط بخش علوم مواد و مهندسي، دفتر علوم انرژي پايه ي DOE پشتيباني مي شود.

محققين موسسه ي پلي تكنيك رنسلائر، نوع جديدي از ديود گسيلنده ي نور (LED) را توسعه و نمايش داده اند كه به لحاظ كارايي روشنايي و بازده انرژي رشد قابل توجهي داشته است.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز)، اين LED جديد منطبق با قطبش، كه در همكاري با سامسونگ الكترومكانيكس توسعه داده شده است، افزايش 18 درصدي در خروجي نور و افزايش 22 درصدي در بازده دوشاخه ديواري از خود نشان مي دهد.

اين قطعه ي جديد به كاهش قابل توجهي در "افت بازده" دست يافته است، پديده ي شناخته شده اي كه LED ها را تحريك مي كند تا به هنگام دريافت چگالي جريان الكتريسيته ي پايين در پربازده ترين حالت باشند، اما در صورت چگالي جريان الكتريسيته ي بالا دچار افت بازده شوند. علت اين افت هنوز به طور كامل درك نشده است، اما مطالعات نشان داده اند كه احتمالا بخش بزرگي از اين مسئله مربوط به نشتي الكترون مي باشد.

اي. فيرد شوبرت، مدير پروژه، استاد رنسلائر و رئيس بنياد علوم ملي دانشگاه، گفت: "اين افت بسيار مورد توجه است چرا كه LED هاي با روشنايي بالاي امروزي در چگالي جريان هايي بالاتر از مقداري كه بازده حداكثر است، كار مي كنند. اين چالش، يك مانع بوده است، زيرا كاهش چگالي جريان به مقاديري كه LED ها پربازده تر هستند، غير قابل قبول است. اما LED جديد ما، كه به طور اساسي داراي يك ناحيه ي فعال بازطراحي شده به نام ناحيه ي فعال منطبق با قطبش مي باشد، اين موضوع را در نظر داشته است و LED ها را به قابليت كار پربازده در چگالي هاي جريان بالا نزديك مي سازد."

گروه شوبرت، با تمركز بر روي ناحيه ي فعال LED ها كه نور در آنجا توليد مي شود، كشف كردند كه اين ناحيه حاوي موادي با قطبش غيرمنطبلق مي باشد. به گقته ي شوبرت، احتمالا عدم انطباق قطبي موجب نشتي الكترون و بنابراين تلفات بازده مي شود.

محققين كشف كردند كه با معرفي طراحي حامل كوانتومي جديد، عدم انطباق قطبي مي تواند به شدت كاهش يابد. آن ها لايه ي مرسوم گاليم اينديم نيترايد/ گاليم نيترايد (GaInN/GaN) ناحيه ي فعال LED را با گاليم اينديم نيترايد/ گاليم اينديم نيترايد (GaInN/GaInN) جايگزين كردند. اين جابه جايي به لايه هاي ناحيه ي فعال امكان مي دهد كه قطبش منطبق بهتري داشته باشند، و در نتيجه هم نشتي الكترون و هم افت بازده را كاهش دهند.

شوبرت اميدوار است كه موج جديدي از قطعات روشنايي مبتني بر LED ها و روشنايي حالت جامد در سال هاي آينده، جايگزين حباب هاي روشنايي رايج شوند كه منجر به مزاياي محيطي، انرژي، و هزينه اي كلاني در كنار نوآوري هايي در حوزه ي سلامت، سامانه هاي حمل و نقل، نمايشگرهاي ديجيتال، و شبكه بندي رايانه اي خواهند شد.

نتايج اين مطالعه در مقاله اي كه اخيرا به صورت آنلاين توسط Applied Physics Letters منتشر شده است، به تفصيل آمده است.

پلاستيكي كه الكتريسيته را هدايت مي كند و فلزي كه كمتر از يك پر وزن دارد؟ اين بيشتر شبيه يك دنياي وارونه است. با اين حال محققين موفق شده اند پلاستيكي بسازند كه علاوه بر رسانا بودن قيمت آن نيز كمتر است.

پلاستيك، سبك و ارزان است اما جريان الكتريسيته را هدايت نمي كند. فلز، خاصيت فنري دارد و الكتريسيته را هدايت مي كند اما گران قيمت و سنگين است. تاكنون تركيب ويژگي هاي اين دو ماده ممكن نبود. موسسه IFAM در برمن آلمان راهكاري ارائه داده است كه بهترين هاي دو مجموعه را بدون نياز به دستگاه هاي جديد براي پردازش عناصر با هم تركيب مي كند.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز) و به نقل از ساينس ديلي، بزرگترين چالش براي محققين رسانا كردن پلاستيك بود. اين كار به منظور استفاده در هيبريدهاي پلاستيكي-فلزي بود. اين هيبريدها در جاهاي زيادي كه اجزاي پلاستيك مجهز به بردهاي مدار چاپي مي شوند كاربرد دارند مثل اتومبيل ها و فضاپيماها. تاكنون اين كار تنها با استفاده از روش غير مستقيم پانچ كردن و خم كردن ورقه هاي فلزي طي يك فرآيند پر زحمت به منظور مجتمع كردن آنها در يك قطعه امكان پذير بود.

راهكار جديد ساده تر است: مواد كامپوزيت (مواد مركب). مواد مختلفي كه صرفا به يكديگر متصل نشده اند بلكه طي يك فرآيند ويژه تركيب شده اند تا ماده اي واحد را تشكيل دهند. اين فرآيند، شبكه اي همگن و مشبك داراي خاصيت هدايت الكتريكي توليد مي كند. كامپوزيت خاصيت پايداري شيميايي مطلوب و وزن كم را همراه با خاصيت هدايت گرمايي و الكتريكي فلزات دارد. با توجه به عدم نياز به مجتمع كردن مدارات چاپي فلزي در آينده و توانايي ساخت قطعات طي يك مرحله ي كاري، هزينه هاي توليد و وزن مواد بشدت كاهش خواهد يافت.

به ويژه سازنده هاي اتومبيل و فضاپيماها از اين پيشرفت سود خواهند برد. به عنوان مثال محفظه هاي چراغ هاي اتومبيل از پلاستيك ساخته مي شوند. تاكنون از ورقه هاي پانچ شده ي فلزي در چراغ هاي اتومبيل استفاده مي شد. اگر اين محفظه ها به بردهاي مدار چاپي ساخته شده از هيبريدهاي رساناي پلاستيكي-فلزي مجهز شوند بسيار بهينه تر و كم قيمت تر از قبل ساخته مي شوند. بسياري از اجزاي يك فضاپيما مثل بدنه ي آن از كامپوزيت هاي فيبر كربن (CFC) ساخته مي شوند. هر چند آنها توانايي هدايت الكتريكي كمتري دارند. اصابت صاعقه نتايج مهلكي به همراه خواهد داشت. يك هيبريد پلاستيكي-فلزي گزينه ي مناسبي براي تخليه ي بار قطعات خواهد بود.

يك تلفن همراه خودتغذيه را در نظر بگيريد كه هرگز نياز به شارژ شدن ندارد چرا كه امواج صوتي توليد شده توسط كاربر را تبديل به انرژي مورد نياز براي ادامه ي كار خود مي كند. اين امر كه مرهون كار اخير تاهير كاگين، استاد بخش مهندسي شيمي Artie McFerrin دانشگاه Texas A&M، مي باشد چندان هم كه به نظر مي رسد دور از دسترس نيست.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز)، كاگين كه تحقيق او بر روي نانوفن آوري تمركز دارد، با استفاده از موادي كه معروف به "فيزوالكتريك" مي باشند، كشف مهمي در حوزه ي مهار انرژي انجام داده است - حوزه اي كه قصد دارد دستگاه هاي خودتغذيه اي را توسعه دهد كه نيازي به منابع تغذيه قابل جاسازي مجدد، مانند باتري ها، ندارند.

به طور مشخص، كاگين و همكارانش از دانشگاه هوستون به اين كشف دست يافتند كه نوع خاصي از مواد فيزوالكتريك مي توانند انرژي را با 100 درصد افزايش تبديل كنند به اين شرط كه در ابعاد بسيار كوچكي - در اين مورد، حدود 21 نانومتر ضخامت - ساخته شوند. مطلب ديگر اين كه، وقتي در ابعاد بزرگ تر يا كوچك تر از اين ابعاد معين ساخته مي شوند، كاهش قابل توجهي در ظرفيت تبديل انرژي خود نشان مي دهند.

يافته هاي وي كه با جزئيات كامل در مقاله ي منتشر شده در "Physical Review B"، مجله ي علمي انجمن فيزيك امريكا، در همين پايير آمده است، بالقوه مي تواند اثرات عميقي در دستگاه هاي الكترونيكي توان پايين مانند تلفن هاي همراه، رايانه هاي قابل حمل، ارتباطگرهاي شخصي و ديگر دستگاه هاي مرتبط رايانه اي داشته باشد كه توسط هر فردي از مصرف كننده ي معمولي گرفته تا ماموران اجراي قانون و حتي سربازان حاضر در ميدان جنگ مورد استفاده قرار گيرد.

اگرچه موضوع مورد مطالعه ي كاگين در مقياس كوچك است، تاثيرش مي تواند بزرگ باشد. كشف وي منجر به پيشرفت در حوزه اي از مطالعات خواهد شد كه به علت تقاضاي زياد مصرف كنندگان براي دستگاه هاي قابل حمل فشرده و بي سيم با طول عمر زياد، بيش از پيش رواج خواهد يافت.

طول عمر باتري همچنان يكي از دغدغه هاي اصلي براي پخش كننده هاي ام پي تري و تلفن هاي همراه مي باشد. اما گذشته از راحتي مصرف كنندگان، دستگاه هاي خودتغذيه از اصلي ترين مسائل مورد علاقه ي برخي از آژانس هاي فدرال مي باشند. آژانس پروژه هاي تحقيقاتي پيشرفته دفاعي امريكا، در حال بررسي روش هايي براي سربازان ميدان جنگ مي باشد تا توان لازم براي تجهيزات قابل حمل آن ها را از طريق انرژي مهار شده از پياده روي به سادگي توليد كنند. و حسگرهايي مانند آن چه براي آشكارسازي مواد منفجره استفاده مي شود، مي توانند از فن آوري خودتغذيه تا حد زيادي سود ببرند كه اين امر نياز به آزمايش و جايگزيني باتري ها را كاهش مي دهد.

كاگين گفت: "حتي آشفتگي هاي ايجاد شده در شكل امواج صوتي مانند امواج فشار در گازها، مايعات و جامدات نيز به منظور تغذيه ي دستگاه هاي نانو و ميكرو آينده قابل مهار مي باشند اگر اين مواد به طور مناسب و با اين هدف، پردازش و ساخته شوند."

به گفته ي كاگين، كليد اين فن آوري، فيزوالكتريك ها مي باشند. ريشه ي اين اصطلاح، كلمه ي يوناني "پيزين" به معناي فشار مي باشد. فيزوالكتريك ها موادي هستند (معمولا كريستال يا سراميك) كه به هنگام اعمال شكلي از فشار مكانيكي، ولتاژ توليد مي كنند. به عكس، به هنگام اعمال يك ميدان الكتريكي به آن ها، تغييري در ويژگي هاي فيزيكي آن ها ايجاد مي شود.

فيزوالكتريك مفهوم چندان جديدي نيست و توسط دانشمندان فرانسوي در دهه ي 1880 كشف شد. براي اولين بار در جنگ جهاني اول در دستگاه هاي سونار مورد استفاده قرار گرفتند. امروزه اين مواد در ميكروفن ها و ساعت هاي كوارتز يافت مي شوند. فندك هاي موجود در خودروها نيز داراي فيزوالكتريك مي باشند. فشار دادن دكمه ي فندك به سمت پايين، روي يك كريستال فيزوالكتريك اثر مي گذارد كه اين امر به نوبه ي خود، ولتاژ كافي براي ايجاد يك جرقه و آتش گرفتن گاز را تامين مي نمايد.

در مقياس بزرگ تر، برخي از باشگاه هاي شبانه در اروپا داراي كف هاي رقص ساخته شده با فيزوالكتريك مي باشند كه انرژي ناشي از فشار پاها را جذب و تبديل مي كند تا به تغذيه ي چراغ هاي باشگاه كمك نمايد. همچنين طبق گزارشات، يك سالن ورزشي در هنگ كنگ از اين فن آوري براي تبديل انرژي تمرين كنندگان جهت كمك به تغذيه ي لامپ ها و موسيقي آن جا بهره مي برد.

به گفته ي كاگين، همچنان كه پيشرفت ها در اين كاربرد به راه خود ادامه مي دهند، كار فيزوالكتريك در مقياس نانو يك تلاش نسبتا جديد با جنبه هاي مختلف و پيچيده اي مي باشد كه بايد ملاحظات آن در نظر گرفته شود. وقتي چنان تغيير قابل توجهي در مقياس صورت مي گيرد، مواد به شكل متفاوتي واكنش نشان مي دهند.

كاگين، كه دريافت كننده ي جايزه ي معتبر Feynman در زمينه ي نانوفن آوري است، گفت: "وقتي مواد تا ابعاد نانومقياس پايين آورده مي شوند، ويژگي هايشان براي برخي از مشخصه هاي كارايي به شدت تغيير مي كند. مثال آن، مواد فيزوالكتريك مي باشند. ما نشان داده ايم كه وقتي شما به طول ويژه اي مي رويد - بين 20 تا 23 نانومتر - در واقع ظرفيت مهار انرژي را تا 100 درصد افزايش مي دهيد.

بررسي مواد پيچيده اي مانند نيمه هادي هاي دمابالا، به علت وجود بي نظمي و بسياري از تراكنش هاي رقابتي در مواد بلورين، با مشكل روبروست. دكتر تئودولوس كستي، از موسسه ي تحقيقات حالت جامد Forschungszentrum Jülich كه عضوي از انجمن هلمهولتز مي باشد، گفت: "اين امر، تشخيص نقش تراكنش هاي معين و به ويژه تصميم گيري در مورد اين كه آيا تراكنش هاي دفعي بين الكترون ها به تنهايي مي تواند نيمه هادگي دمابالا را توصيف كنند، مشكل مي سازد."

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز)، اتم ها در يك شبكه ي نوري مي توانند به عنوان شبيه سازهاي كوانتومي براي بسياري از پديده هاي جالب مانند آنچه در بالا توصيف شد، به كار گرفته شوند. آن ها يك سامانه ي نمونه ي بسيار قابل انعطاف را در يك محيط تميز و كاملا كنترل شده ارائه مي دهند و براي مثال مي توانند الكترون ها را در ماده ي جامد به اصطلاح چگال شبيه سازي نمايند. در اين روشريال فيزيكدان ها اتم هاي فراسردي را درون يك ساختار بلوري و از طريق يك شبكه ي نوري معرفي مي نمايند و اين سامانه را به دلخواه بين حالت هاي فلزي و عايق، تغيير وضعيت مي دهند.

فيزيكدان ها با كمك اين شبيه ساز كوانتومي، موفق به شبيه سازي يكي از مهيج ترين پديده هاي الكترونيكي شدند: زماني كه تراكنش هاي بين الكترون ها بسيار قوي مي شود، يك فلز مي تواند به طور ناگهاني تبديل به عايق گردد. عايق بدست آمده كه موت (Mott) ناميده مي شود، احتمالا مهم ترين نمونه از حالتي از تراكنش هاي الكترونيكي در فيزيك ماده چگال و همچنين نقطه ي آغازي براي بررسي خاصيت مغناطيسي كوانتومي مي باشد. علاوه بر اين، خاصيت نيمه هادگي دمابالا در نزديكي اين عايق رخ داد.

نصب آزمايشي آن در Mainz اين امكان را مي دهد كه چگالي اتم ها و قدرت تراكنش دفعي بين اتم ها به طور مستقل از يكديگر ميزان شوند. با بررسي رفتار اتم ها تحت فشار و افزايش تراكنش ها، آزمايش كنندگان به رهبري پروفسور ايمانوئل بلوچ از دانشگاه جوهانز گوتنبرگ Mainz تونسته اند عايق موت را در گاز كوانتومي اين اتم ها آشكار سازند.

مقايسه اي كه با محاسبات نظري انجام شده توسط گروه هايي درJülich و Cologne صورت گرفت، منجر به ايجاد تفاهم خوبي بين نظريه و آزمايش شد. علاوه بر اين، محققين از طريق اين محاسبات نشان دادند كه يكي از روش هاي كليدي نظريه ي ماده ي چگال، مشهور به كلمه ي اختصاري DMFT (نظريه ي ميدان متوسط پويا)، نيز قابل كاربرد در سامانه هاي واقعي است. محققين انتظار دارند كه روش هاي نظري و آزمايش آن ها براي بررسي حالت هاي چندبدنه ي كوانتومي در شبكه ي نوري، به زودي توسط ديگر گروه ها مورد استفاده قرار گيرد.

اين مقاله با نام "فازهاي فلزي و عايق فرميون هاي تراكنش گر به شكل دفعي در يك شبكه ي نوري سه بعدي" در نسخه ي 5 دسامبر 2008 مجله ي ساينس چاپ شده است.

آن ها الکترونیکی ساخته اند که می تواند خم شود. آن ها الکترونیکی ساخته اند که می تواند کش بیاید. و هم اکنون، آن ها به هدف نهایی رسیده اند- الکترونیکی که می تواند به هر دگرشکل پیچیده ای چون پیچش دربیاید.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز)، یونگانگ هوآنگ، جوزف کومینگز، استاد مهندسی عمران و محیط و مهندسی مکانیک از دانشگاه نورث وسترن، و جان روجرز، استاد علوم مواد و مهندسی دانشگاه ایلی نویز، فن آوری خود را با نام "پاپ آپ" توسعه داده اند که مداراتی با قابلیت پیچش و تاب خوردگی ایجاد می نماید. این نوع الکترونیک می تواند در جاهایی که الکترونیک صاف و بدون خمش با مشکل روبرو می شود، مانند بدن انسان، مورد استفاده قرار گیرد.

تحقیق آن ها به صورت آنلاین توسط Proceeding of the National Academy of Sciences (PNAS) منتشر شد.

اجزاء الکترونیکی به لحاظ تاریخی صاف و غیرقابل خمش بوده اند چرا که سیلیکون، جزء اصلی تمام الکترونیک، شکننده و غیرقابل انعطاف است. هر نوع خمش یا کشش قابل ملاحظه موجب خرابی دستگاه الکترونیکی می شود.

هوآنگ و روجرز روشی را برای ساخت الکترونیک قابل کشش توسعه دادند که محدوده ی کشش را افزایش می دهد (به اندازه ی 140 درصد) و این امکان را به کاربر می دهد تا مدارات را به حد چرخش برساند. این فن آوری تحول ساز، نوید بخش حسگرها، فرستنده-گیرنده های قابل انعطاف جدید، دستگاه های فوتوولتائیک و میکروسیال جدید، و دیگر کاربردهای پزشکی و ورزشی می باشد.

این همکاری - که هوآنگ روی نظریه و روجرز روی آزمایشات تمرکز می کند - در چند سال گذشته مفید بوده است. این زوج در سال 2005، یک شکل تک بعدی، قابل کشش از سیلیکون تک کریستالی را توسعه دادند که می تواند در یک جهت بدون تغییر ویژگی های الکتریکی اش کشیده شود؛ این نتایج توسط مجله ی ساینس در 2006 منتشر شد. اوایل امسال، آن ها مدارات مجتمع قابل کششی را ساختند که این کار نیز در ساینس منتشر شد.

سپس این محققان، نوع جدیدی از فن آوری را توسعه دادند که این امکان را به مدارات داد تا روی یک صفحه ی دارای انحنا قرار بگیرند. این فن آوری، آرایه ای از عناصر مداری تقریبا صد میکرومتر مربعی را به کار برد که توسط "پل های پاپ آپ" فلزی متصل می شدند. این عناصر مداری آن قدر کوچک بودند که هنگام قرار گرفتن روی یک سطح انحنادار، خم نمی شدند - مشابه چگونگی خم شدن ساختمان ها روی کره ی زمین انحنادار. این سیستم به این علت کار می کرد که این عناصر به وسیله ی سیم هایی فلزی متصل می شدند که هنگام خمش یا کشش می جهیدند. این تحقیق به عنوان مقاله ای در مجله ی نیچر در اوایل آگوست جای گرفت.

در تحقیق گزارش شده در PNAS، هوآنگ و روجرز پل های پاپ آپ خود را گرفته و آن ها را به شکل "S" ساختند که علاوه بر خمش و کشش امکان پیچش را نیز دارد.

هوآنگ گفت: "برای بسیاری از کاربردهای مرتبط با بدن انسان - مانند قرار دادن یک حسگر روی بدن - یک دستگاه الکترونیکی نه تنها نیاز به خمش و کشش دارد بلکه به پیچش نیز نیاز دارد. بنابراین ما فن آوری پاپ آپ خود را برای رسیدن به این موضوع توسعه دادیم."

هوآنگ و روجرز در حال حاضر بر روی کاربرد مهم دیگری از این فن آوری تمرکز کرده اند: صفحات خورشیدی. این زوج، در ماه اخیر مقاله ای را در مجله ی نیچر متریالز در مورد توصیف فرایند جدیدی برای ایجاد سلول های خورشیدی سیلیکونی بسیار نازک منتشر کردند که می توانند در آرایه های قابل انعطاف و شفاف ترکیب شوند.

محققين نوع جديدي از يك ژنراتور الكتريكي كوچك-مقياس را توليد كرده اند كه از طريق كشش و رهاسازي دوره اي سيم هاي اكسيد روي - قرار گرفته درون يك زيرلايه ي پلاستيكي قابل انعطاف با دو سر مقيد شده - جريان متناوب توليد مي نمايد.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز)، اين ژنراتور "تلمبه بار قابل انعطاف" جديد، نسل چهارم قطعاتي است كه براي توليد جريان الكتريكي با استفاده از ويژگي هاي فيزوالكتريك ساختارهاي اكسيد روي، جهت مهار انرژي مكانيكي از محيط، طراحي شده اند. گزارش توسعه ي آن در نسخه ي آنلاين 9 نوامبر 2008 مجله ي نيچر نانوتكنولوژي منتشر گشته است.

ژونگ لين وانگ، استاد رجنت و مدير مركز مشخصه نمايي نانوساختار موسسه ي فن آوري جئورجيا،گفت: "اين تلمبه ي بار قابل انعطاف، انتخاب ديگري را براي تبديل انرژي مكانيكي به انرژي الكتريكي ارائه مي دهد و به خانواده ي ژنراتورهاي بسيار كوچك-مقياس ما افزوده مي شود كه قادر به تغذيه ي دستگاه هاي به كار رفته در حسگرهاي پزشكي، نظارت محيطي، فن آوري دفاع و الكترونيك شخصي مي باشد."

اين ژنراتور جديد مي تواند حداكثر ولتاژ خروجي نوساني برابر با 45 ميلي ولت را توليد نمايد، كه تقريبا هفت درصد از انرژي مكانيكي است كه مستقيما به سيم هاي اكسيد روي اعمال و به الكتريسيته تبديل شده است. اين تحقيق توسط دپارتمان انرژي امريكا، بنياد ملي علوم، دفتر تحقيقات علمي نيروي هوايي و مركز ايموري-جئورجيا تك پشتيباني شده است.

نانوژنراتورهاي نانوسيم و نانوژنراتورهاي ميكروفيبر پيشيني كه توسط وانگ و گروه تحقيقاتي اش توسعه داده شده اند، بستگي به تماس متناوب بين نانوسيم هاي اكسيد روي به صورت عمودي رشد داده شده و يك الكترود، يا سايش مكانيكي فيبرهاي پوشيده با نانوسيم ها داشتند. ساخت اين دستگاه ها دشوار بود، و تماس مكانيكي مورد نياز موجب فرسودگي مي شد كه مدت زمان كاركرد آن ها را محدود مي كرد. و از آن جا كه اكسيد روي در آب قابل حل است، آن ها بايد در برابر رطوبت محافظت مي شدند.

وانگ گفت: "تلمبه ي بار قابل انعطاف جديد ما چندين موضوع كليدي مبوط به ژنراتورهاي قبلي ما را حل مي كند. اين طراحي جديد ستبرتر و قوي تر خواهد بود، كه مشكل نقوذ رطوبت و فرسودگي ساختارها را از بين مي برد. از ديدگاه عملي، اين يك مزيت بزرگ خواهد بود."

براي افزايش جريان توليدي، آرايه هايي از تلمبه هاي بار قابل انعطاف مي توانند ساخته و در يك رديف به هم متصل شوند. لايه هاي گوناگوني از ژنراتورها نيز مي توانند روي هم ساخته شوند و واحدهايي را شكل دهند كه مي توانند بعدا درون لباس، پرچم ها، دكواسيون ساختمان، كفش ها جاسازي شوند - يا حتي در بدن براي تغذيه ي حسگرهاي فشار خون و ديگر حسگرها كاشته شوند.

زماني كه اين واحدها به شكل مكانيكي كشيده شده و آزاد مي شوند، به علت ويژگي هاي فيزوالكتريك، ماده ي اكسيد روي يك پتانسيل فيزوالكتريك را توليد مي كند كه به طور متناوب ساخته شده و سپس آزاد مي شود. يك سد شاتكي، شار متناوب الكترون ها را كنترل مي كند، و پتانسيل فيزوالكتريك نيروي پيش راننده ي تلمبه ي بار مي باشد.

اين ژنراتور جديد كه با سيم هاي خوب فيزوالكتريك اكسيد روي به قطري برابر با سه تا پنج ميكرون و طول 200 تا 300 ميكرون ساخته شده است، ديگر به ساختارهايي در مقياس نانومتري وابسته نمي باشد. ابعاد بزرگ تر جهت ساخت آسان تر آن انتخاب شده است، اما به گفته ي وانگ اين اصول مي تواند در مقياس نانومتري نيز اعمال گردد.

وي گفت: "نيازي به مواد نانومقياس براي كار كردن آن نيست. فيبرهاي بزرگ تر بهتر كار مي كنند و كار با آن ها براي ساخت اين قطعات آسان تر است. اما امكان اعمال اصل يكساني در مقياس نانومتري نيز وجود دارد."

اين سيم ها با استفاده از يك روش ته نشيني تبخير فيزيكي در دماي تقريبي 600 درجه ي سلسيوس كشت مي شوند. سپس با استفاده از يك ميكروسكوپ نوري، اين سيم ها روي يك لايه ي پلييميد قرار مي گيرند و چسب نقره اي به هر دو انتها متصل مي شود كه به عنوان الكترود عمل مي كنند. سپس اين سيم ها و الكترودها در روكشي از پلييميد قرار مي گيرند تا آن ها را از فرسودگي و افت محيطي محافظت نمايد.

محققين براي اندازه گيري انرژي الكتريكي توليدي، سيم هاي اكسيد روي را به خمش مكانيكي متناوبي كه با استفاده از يك بازوي مكانيكي موتوري ايجاد شده بود، متصل كردند. اين خمش شامل يك كشش قابل انبساط بود كه يك ميدان پتانسيل فيزوالكتريك را در راستاي سيم هاي بسته بندي شده به صورت جانبي ايجاد مي كرد، كه به نوبه ي خود موجب رانش جرياني از الكترون ها درون مدار خارجي مي شد و چرخه ي شارژ و دشارژ متناوبي - و شار جرياني مربوطه - را ايجاد مي كرد.

افزايش سرعت كشش موجب افزايش مقدار الكتريسيته ي خروجي، هم در ولتاژ و هم در جريان - مي شد. وانگ معتقد است كه فركانس جريان تنها توسط ويژگي هاي مكانيكي زيرلايه ي پلييميد محدود مي شود.

محققين تعدادي آزمايش انجام دادند تا بررسي كنند كه جريان اندازه گيري شده توسط ژنراتور توليد شده است - و نه يك محصول اندازه گيري خارجي. با استفاده از نصب آزمايشي يكساني، آن ها فيبرهاي كربني و فيبرهاي كولار - Kevlar - پوشيده با اكسيد روي چندبلوري را كشش دادند و شار جرياني را مشاهده نكردند. به گفته ي وانگ، اين گروه تحقيقاتي دو معيار و هشت آزمايش را نيز براي بررسي عدم تاثير وسايل آزمايشي انجام دادند.

وانگ براي آينده ي پيش روي خود، خانواده اي از ژنراتورهاي كوچك-مقياس را در نظر دارد كه امكان توسعه ي سيستم هاي حسگر بي سيم خود-تغذيه ي كلاس جديدي را مهيا سازند. اين دستگاه ها مي توانند اطلاعات را جمع آوي كرده، آن را ذخيره نموده و داده ها را مخابره نمايند - و همه ي اين ها بدون وجود منبع توان خارجي خواهد بود.

وي گفت: "نانوفن آوري خود-تغذيه مي تواند پايه اي براي يك صنعت جديد باشد. در واقع اين تنها راه براي ساخت سيستم هاي مستقل مي باشد."

يك تراشه ي قابل پيكربندي جديد كه مي تواند در ترانزيستورهاي تازه ساخته شده، خطاها را اصلاح نمايد و در دستگاه هاي انبوهي مانند تلفن هاي همراه و رايانه ها به كار رود، توسط مهندسين دانشگاه ساتمپتون توسعه داده شده است.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز)، در مقاله اي كه اخيرا در Electronics Letter منتشر شده است، دكتر پيتر ويلسون و دكتر روبن ويلكك اين ترانزيستور آنالوگ قابل پيكربندي (CAT) را توصيف كرده و موفق به ثبت موقت اين اختراع شده اند. روش CAT مي تواند به گوهي از ترانزيستورها اعمال شود كه در آزمايشات پس از ساخت مشخص مي گردد تغييرپذيري بالا و غير قابل قبولي دارند.

به گفته ي دكتر ويلسون، در ح-ال حاضر فرايند ساخت براي فن آوري هاي زيرميكرون بسيار گران قيمت مي باشد كه در كنار آن هزينه ي مربوط به قطعات خرابي كه تعداد زيادي را هم دربرمي گيرد، بايد به حساب آورد. طراحان طراحي هاي تراشه ي جديدي را ايجاد كرده و به طور معمول چگونگي عملكرد آن ها را شبيه سازي مي نمايند. پس از اين كه ويفرهاي سيليكوني توليد مي شوند، متحمل آزمايش هاي الكتريكي شديدي مي شوند تا از كاركرد آن ها اطيمنان حاصل شود. مشكل اين جاست كه طراحان در اين مرحله متوجه مي شوند برخي از تراشه ها كار نمي كنند و موجب كاهش محصول توليدي به نسبت كل توليد اوليه مي شود. اين امر تبديل به يك مشكل افزايشي براي طراحان مدار مجتمع در طول سال هاي اخير گشته است چرا كه با هر چه بيشتر كوچك شدن ابعاد فن آوري فرايند ساخت، تغييرپذيري مربوطه ي قطعات نيز بدتر شده است.

دكتر ويلسون گفت: "يكي از بزرگ تر ين چالش هاي پيش روي ما به هنگام كوچك شدن قطعات در اين فن آوري هاي جديد اين است كه تغييرپذيري فزاينده اي در قطعات حاصله وجود دارد و اين امر موجب محصولات ضعيف غير قابل قبولي در مداراتي مي گردد كه به ويژه در دستگاه هاي آنالوگ و سيگنال تركيبي توليد مي شود. هم اكنون با وجود CAT، ما مي توانيم كل گروه تراشه ها را گرفته و مشخصه هاي كارايي آن ها را بهتر كنيك كه منجر به پيشرفت هاي بزرگي در بازده محصول مي گردد. با استفاده از اين روش، بهبود تغييرپذيري تا 80 درصد قابل دسترس خواهد بود."

به گفته ي دكتر ويلسون، روش CAT مي تواند به محصولات موجود نيز اعمال گرديده و كارايي و طول عمر آنان را افزايش دهد.

دكتر ويلسون گفت: "همچنان كه فن آوري در طول زمان تغيير مي كند، روش CAT اين امكان را به ما مي دهد تا قطعات را از نو پيكربندي نماييم و در نتيجه محصولات به كار خود ادامه دهند. براي مثال، مدارات راه دور در ماهواره ها و قطعات حسگر مي توانند «دوباره برنامه ريزي شوند» و به شكل موثري دوباره تنظيم شوند تا از مشخصه هاي در حال تغيير در طول زمان و شرايط محيطي بهره مند گردند."

يك كپي از اين مقاله را مي توانيد از آدرس زير دانلود نمائيد:
http://eprints.ecs.soton.ac.uk/16667/1/v14.pdf

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز) و به نقل از ساينس ديلي، يك گروه بين المللي از دانشمندان، كوچك سازي حافظه ي رايانه اي را به نهايت خود رسانده اند: ذخيره سازي اطلاعات درون هسته ي يك اتم. اين تحول، يك گام كليدي در محقق ساختن يك رايانه ي كوانتومي مي باشد - دستگاهي مبتني بر نظريه ي بنيادي مكانيك كوانتومي كه مي تواند مشكلات غير قابل حل توسط فن آوري موجود را برطرف سازد.

در جهان كوانتوم، چيزهايي مانند اتم ها اين امكان را دارند كه به طور همزمان در چندين حالت موجود باشند و به همين علت است كه در واقع مي توانند در يك لحظه در دو جا باشند يا تعدادي از وي‍ژگي هاي به ظاهر دو به دو ناسازگار را به خود بگيرند. محاسبه ي كوانتومي به عنوان هدف مقدس و والاي انجام محاسبه شناخته مي شود چرا كه هر تكه ي مجزا از اطلاعات يا "بيت"، مي تواند در يك لحظه بيش از يك مقدار داشته باشد، درست بر خلاف فن آوري امروزي كه تنها محدود به مقدار 1 يا صفر مي باشد. اين امر منجر به قدرت پردازش بي سابقه اي مي شود كه به طرز شگرفي محدوده ي كارهايي را كه رايانه ها مي توانند انجام دهند، گسترده مي نمايد.

مشكل: چگونه بايد بيت كوانتومي را از محيط نويزدار جدا كرده و اطلاعات كوانتومي حساس را محافظت نمود، و در عين حال به آن امكان داد تا با جهان بيرون تعامل داشته باشد و در نتيجه بتواند به دلخواه تغيير داده و اندازه گيري شود؟

اين گروه، كه متشكل از دانشمندان و مهندسين دانشگاه هاي آكسفورد و پرينستون و لابراتوار ملي لارنس بركلي مي باشد، براي اين مشكل راه حلي را در نسخه ي 23 اكتبر مجله ي نيچر اائه دادند.

طرح اين گروه، ساخت يك سيستم تركيبي با استفاده از هر دو الكترون و هسته ي يك اتم فسفر جاسازي شده در يك كريستال سيليكوني بود. هر كدام از آن ها به عنوان يك آهنرباي كوانتومي بسيار ريز رفتار مي كند كه قادر به ذخيره ي اطلاعات كوانتومي مي باشد اما درون كريستال، الكترون بيش از يك ميليون بار بزرگ تر از هسته مي باشد و ميدان مغناطيسي اي هزاران بار قوي تر دارد. اين امر، الكترون را براي انجام تغييرات و اندازه گيري مناسب مي سازد اما براي ذخيره ي اطلاعات چندان مناسب نيست چرا كه مي تواند به سرعت خراب شود. اين همان جايي است كه هسته پا به عرصه مي گذارد: وقتي كه اطلاعات در الكترون براي ذخيره سازي آماده است، به درون هسته حركت مي كند كه مي تواند زمان طولاني تري را د ان جا باقي بماند.

آزمايشات مربوطه با استفاده از سيليكون غني شده با ايزوتوپ مجزاي 28Si انجام شد كه به زحمت توسط گروه بركلي درون كريستال هاي بزرگي رشد داده شده بود و در عين حال ماده ي مربوطه را بسيار خالص و دور از آلوده كننده ها نگاه داشته بودند.

جان مورتون، محقق آكسفورد و نويسنده ي اصلي مقاله در نيچر، گفت: "الكترون به عنوان يك واسطه بين هسته و جهان بيرون عمل مي نمايد و راهي در اختيار ما قرار مي دهد تا كيك خود را پخته و بخوريم - سرعت هاي پردازش بالا از الكترون و زمان هاي طولاني حافظه از هسته."

اطلاعات ذخيره شده در هسته به طور قطع، عمري تقريبا برابر با 1 و 3/4 ثانيه دارند كه بيش از مقدار هدفي است كه اخيرا براي انجام محاسبات كوانتومي در سيليكون محاسبه شده است تا بتوان با استفاده از روش اصلاح خطا داده را براي يك مدت زمان طولاني دلخواه محافظت كرد. بدون اين روش، طولاني ترين زماني كه محققين توانسته اند اطلاعات كوانتومي را در سيليكون حفظ كنند تنها چند ده ميلي ثانيه بوده است.

استيو ليون، رهبر گروه پرينستون، گفت: "هيچ كس به واقع نمي داند يك هسته چه مدت ممكن است اطلاعات كوانتومي را در اين سيستم نگاه دارد. با كريستال هاي لارنس بركلي و اندازه گيري هاي بسيار با دقت، ما از مشاهده ي افزايش آستانه ي زمان حافظه ي شا شديم."

روش هاي متفاوت بسياري جهت ساخت رايانه هاي كوانتومي در حال مطالعه مي باشند اما مزيت اصلي اين نمونه در اين است كه مبتني بر فن آوري سيليكون مي باشد كه آن را سازگارتر با رايانه هاي امروزي مي سازد.

اين كار در انگلستان توسط شوراي تحقيقات مهندسي و علوم فيزيكي و در امريكا توسط بنياد علوم ملي، آژانس امنيت ملي و دپارتمان انرژي تامين اعتبار گرديد.

دانشمندان دانشگاه كلمسون، بنا به مقاله ي جديدي كه در نسخه ي اخير مجله ي با دسترسي آزاد Optics Express متعلق به Optical Society امريكا چاپ شده است، براي اولين بار موفق به ساخت يك فيبر نوري عملي با يك هسته ي سيليكوني شده اند.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز)، دانشمندان اين گروه به رهبري پروفسور جان بالاتو و شامل روجر استولن، پيشگام فيبر، اين فيبر جديد را با به كارگير ي روش هاي تجاري يكساني كه در توسعه ي فيبرهاي تماما شيشه اي استفاده مي شود، ايجاد كردند كه فيبرهاي سيليكوني را در كاربردهاي ويژه، جايگزين مناسبي براي فيبرهاي شيشه اي مي سازد.

در نهايت اين پيشرفت در افزايش بازده و كاهش مصرف توان در رايانه ها و ديگر سيستم هايي كه قطعات فوتونيكي و الكترونيكي را يكپارچه مي سازند، كمك خواهد كرد.

فيبرهاي نوري بخش افزاينده اي از تماس هاي تلفني، برنامه هاي تلويزيوني و ترافيك اينترنتي را حمل مي كنند. مزيت اصلي استفاده از فيبرهاي نوري پهناي باند بالاتر آن هاست كه براي مثال به معناي امكان دانلودهاي سريع تر از وب مي باشد. توانايي توليد فيبرهاي سيليكوني به صورت تجاري، فرصتي براي قطعات فشرده با مصرف توان كاهش يافته در ارتباطات راه دور و فراتر از آن ايجاد خواهد كرد.

بالاتو گفت: "در اصل، ما اپتوالكترونيك را با فيبرهاي نوري پيوند داده ايم. در گذشته، ما نياز به يك ساختار جهت پردازش نور و ساختار ديگري براي حمل آن نياز داشتيم. با فيبر سيليكوني، براي اولين بار، ما مي توانيم تا حد زيادي عملكرد را در يك فيبر افزايش دهيم."

يك فيبر نوري معمولا با آغاز از يك هسته ي شيشه اي، پوشاندن آن با يك روكش ساخته شده از يك شيشه ي كمي متفاوت، و سپس حرارت دادن اين ساختار تا جايي كه بتواند در قالب سيم هايي دراز كشيده شود، ساخته مي شود. اين ساختار به قدر كافي خوب عمل مي كند منتها براي برخي از طول موج هاي نور، هسته اي ساخته شده از سيليكون كريستالي خالص، مانند نمونه ي توسعه داده شده توسط گروه كلسمون، سيگنال ها را بهتر حمل خواهد كرد. علاوه بر اين، سيليكون كريستالي ويژگي هاي غيرخطي معيني را نشان مي دهد ( كه خروجي در آن متناسب با ورودي نيست) كه آرايش هاي بسيار بزرگ تري به نسبت شيشه ي سيليسي رايج مي باشند. اين امر، براي مثال، امكان تقويت يك سيگنال نوري يا تغيير نور از يك طول موج به ديگري را مهيا مي سازد. توسعه ي يك فيبر سيليكوني راهي را رو به سوي عمل هاي پردازش سيگنال كه در حال حاضر به صورت الكترونيكي يا در مدارات نوري جداگانه اي انجام مي شوند، باز مي كند تا به طور مستقيم درون فيبر انجام شوند كه اين امر موجب ايجاد سيستم هاي قشرده تر و پر بازده تر مي گردد.

برخي از فيبرها موجود مي باشند كه با هسته ي سيليكوني ساخته شده اند، اما فيبر ساخته شده توسط كلسمون اولين نوع مي باشد كه از روش هاي استاندارد توليد انبوه بهره مي بر د و آن ها را به واقعيت تجاري نزديك تر ساخته است.

تعداد بسيار زيادي از سيستم هاي فني با هوا يا آب كار مي كنند. سيستم هاي فشرده سازي هوا و لوله هاي آب دو نمونه از اين موارد مي باشند. محققين گروه توسعه ي فن آوري TEG فرانهوفر، اخيرا موفق به مهار و تبديل اين انرژي سيال به الكتريسيته شده اند.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز)، اين فن آوري جديد مي تواند به حسگرها كمك نمايد تا در آينده بتوانند خود را تغذيه نمايند. ترانسدوسر - دستگاه گيرنده ي نيرو از يك دستگاه و دهنده ي نيرو به دستگاه ديگر - انرژي سيال جديد، از 11 تا 14 نوامبر 2008 در نمايشگاه تجاري الكترونيكا مونيخ آلمان به معرض نمايش قرار خواهد گرفت.

سيستم هاي فشرده سازي هوا در بسياري از عمليات توليدي مورد استفاده قرار مي گيرند. اگر نشتي در هر جايي از سيستم رخ دهد، فشار هوا افت كرده و توليد متوقف خواهد شد تا منبع ايجاد مشكل پيدا شود. حسگرها به طور مدام بر فشار سيستم نظارت مي كنند تا تلفات گزاف مرتبط با خطا را در حداقل ممكن حفظ نمايند. در حال حاضر، اين حسگرها يا با باتري كار مي كنند و يا توسط سيم كشي هاي فني پيچيده اي به هم متصل هستند. اين شيوه موجب مي گردد كه نصب حسگرها در جاهايي كه دسترسي به آن ها سخت است، مشكل و يا حتي غيرممكن گردد. محققين فرانهوفر از اشتوتگارت، فن آوري جديدي را توسعه داده اند كه امكان توليد حسگرهاي خود-انرژي و بنابراين نياز به نگه داري كم را فراهم مي آورد.

جوز راميرز، محقق اين پروژه در TEG، گفت: "سيستم ما بسيار براي حسگرهاي دستگاه هاي پنئوماتيك - كاركننده با هواي فشرده- مناسب مي باشد، چرا كه مي توانيم انرژي جنبشي هوا يا آب را به الكتريسيته تبديل نمائيم. ترانسدوسر انرژي سيال، الكتريسيته را در محدوده ي ميكرووات يا ميلي وات توليد مي نمايد. اين مقدار براي تغذيه ي چرخه اي حسگرهاي در حال كار مناسب بوده و همچنين براي خواندن و مخابره ي داده هاي مربوطه انرژي كافي را دارد."

تبديل سيال-الكتريسيته در يك جاي ثابت اتفاق مي افتد، كه محيط واسطه ي مربوطه طي چرخه اي شبيه به چرخش خون در قلب تغذيه مي شود. اثر كواندا -Coandã- موجب نوسان جريان ثابت سيال مي شود. اين امر موجب توليد يك نوسان فشار متناوب در شاخه هاي بازخورد - فيدبك - مي شود كه با فيزوسراميك ها زوج گشته اند.

اكسل بيندل، مدير گروه، در اين باره گفت: "فيزوسراميك ها انرژي سيال را به الكتريسيته تبديل مي كنند." اين تبديل سيال آسان و مقرون به صرفه مي باشد. "ما اين مزيت را داريم كه هم آب و هم هوا مي توانند براي توليد انرژي مود استفاده قرار بگيرند. ديگر اين كه، هيچ قسمت متحركي در سيستم مان نداريم. اين ساختار مي تواند طي فرايندهاي آساني توليد شود، كه موجب صرفه جويي در هزينه ها مي گردد."

اين روش جديد مي تواند به هر سيستمي كه در آن يك سيال يا گاز از درون يك هندسه ي ثابت عبور داده مي شود، اعمال شود - براي مثال در شبكه هاي تغذيه اي يا در مهندسي پزشكي. بيندل گفت: "هدف ما اين است كه بتوانيم براي دستگاه هاي فعال با باتري كنوني، مانند دستگاه هاي اندازه گيري آب، يك منبع تغذيه ي خودكار انرژي در آينده اي نزديك ايجاد كنيم كه منج به سيستم هاي كاملا مستقل خواهد شد."

مرکز فوتوولتائیک ARC دانشگاه نیو سوت والز (New South Wales) اولین سلول خورشیدی سیلیکونی را ایجاد کرده است که توانسته است به بازده فوق العاده ی 25 درصد دست یابد.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از ساینس دیلی، مرکز فوتوولتائیک ARC پیش از این رکورد جهانی 24.7 درصد را برای بازده سلول خورشیدی سیلیکونی ثبت کرده بود. هم اکنون، طی بازبینی صورت گرفته، رکورد فوق العاده ی 25 درصد برای این گروه ثبت شده است. این گروه توسط پروفسور مارتین گرین و استوارت ونهام رهبری می شود.

به گفته ی پروفسور مارتین گرین، مدیر تحقیقات اجرایی مرکز، این رکورد جدید جهانی در زمینه ی تبدیل نور خورشید به الکتریسیته یکی از شش رکورد جدید جهانی است که توسط دانشگاه UNSW در مورد فن آوری های خورشیدی سیلیکونی اش مورد ادعا قرار گرفته است.

پروفسور گرین گفت این جهش بزرگ در زمینه ی کارایی، ناشی از دانش جدید بدست آمده در زمینه ی ترکیب نور خورشید می باشد. "از آن جا که وزن رنگ ها در نور خورشید در طول روز تغییر می کند، سلول های خورشیدی تحت یک طیف رنگی استاندارد اندازه گیری می شوند که تحت شرایط عملیاتی هواشناسی خاصی تعیین گشته است."

"پیشرفت های بدست آمده در درک تاثیرات جوی بر محتوای رنگی نور خورشید، منجر به تجدیدنظر در طیف استاندارد در ماه آوریل گشت. این طیف جدید محتوای انرژی بالاتری هم در سر آبی طیف و هم در نقطه ی مقابل، در سر قرمز با سبز نسبتا کمتری دارد."

این تنظیم دوباره ی استاندارد بین المللی که توسط کمیته ی بین المللی الکتروشیمی در ماه آوریل انجام شد، موجب بیشترین افزایش در فن آوری UNSW گشت و در عین حال بازده اندازه گیری شده برای دیگران را کاهش داد. به گفته ی پروفسور گرین، سلول سیلیکونی جهانی UNSW در حال حاضر 6 درصد پربازده تر از فن آوری برتر بعدی می باشد. همچنین این رکورد جدید، گروه UNSW را به حداکثر بازده ممکن که به لحاظ نظری برای نسل اول سلول های فوتوولتائیک سیلیکونی 29 درصد بدست آمده است، نزدیک تر می سازد.

دکتر آنیتا هو-بایلی، که کارهای تحقیقاتی سلول های پربازده مرکز را مدیریت می کند، خاطر نشان کرد که فن آوری UNSW از قبال طیف جدید بسیار سود برد "زیرا سلول های ما مرزهای پاسخ را در سرهای انتهایی طیف قرار می دهند."

"نور آبی به شدت نزدیک سطح سلول جذب می شود، درست در نقطه ی مقابل، نور قرمز به شکل ضعیفی جذب می شود و ما باید از ویژگی های طراحی خاصی برای به تله انداختن آن استفاده کنیم."

به گفته ی پروفسور استوارت ونهام، مدیر مرکز ARC، در حال حاضر تمرکز مرکز بر روی بهبود تولید انبوه می باشد. " در حال حاضر، تلاش های عمده ی ما بر روی رساندن این بازده های بهبود داده شده به مرحله ی تجاری می باشد."

يك گروه تحقيقاتي در موسسه ي ديتا استوريج A*STAR سنگاپور، ماده ي تغيير دهنده ي فاز جديدي اختراع كرده است كه پتانسيل لازم براي تغيير طراحي دستگاه هاي ذخيره سازي حافظه هاي آينده را دارا مي باشد.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز)، مواد تغييردهنده ي فاز نوع خاصي از مواد مي باشند كه با سرعت بالايي قادر به تغيير ساختار خود بين حالت بي شكل (غيرمتبلور) و حالت بلوري و منظم مي باشند. در حال حاضر اين مواد جهت ساخت حافظه ي تغييردهنده ي فاز (PCM) استفاده مي شوند كه اميدبخش ترين جايگزين براي حافظه هاي فلش مي باشند.

به طو معمول، PCM با استفاده از تغيير دادن ساختار مواد تغييردهنده ي فاز از طريق اعمال يك جريان الكتريكي كار مي كند. هم اكنون، تغيير فاز بوسيله ي تغيير مواد تغييردهنده ي فاز جديد از طريق ميدان هاي مغناصيسي ممكن خواهد بود.

گروه تحقيقاتي DSI، به رهبري شي لوپينگ با مدرك Ph.D، اين اولين ماده ي مغناصيسي تغيييردهنده ي فاز را با نشان دادن اتم هاي آهن درون آلياژهاي ژرمانيوم-آنتيموان-تلوريوم (يا GeSbTe) كه حاوي عناصر غيرمغناصيسي بود، ايجاد كردند.

چونگ تو چونگ، دكترا و مدير اجرايي DSI، گفت: "افزودن ويژگي هاي مغناطيسي به مواد تغييردهنده ي فاز، درهايي را رو به كاربردهاي جديد احتمالي باز مي كند مانند امكان مجتمع سازي حافظه ي تغييردهنده ي فاز درون فن آوري اسپينترونيك (همچنين معروف به مگنتوالكترونيك)، و آن را به عنوان نسل آينده ي فن آوري ذخيره سازي قرار مي دهد."

دكتر شي گفت: "تحقيقات براي توسعه ي موادي كه بتوانند با كاربرد ميدان هاي مغناصيسي تغيير كنند، ادامه دارد. به عنوان گام بعدي، ما اسپينترونيك تغييردهنده ي فاز و كاربردهاي آن را مورد بررسي قرار خواهيم داد. به علت درجه ي آزادي جديد اسپيني كه معرفي كرديم، كاربردهاي محتمل شامل دستگاه هاي جديد با كاركردهاي چندگانه مانند حافظه ها، حسگرها و دستگاه هاي منطقي مي شود."

در مجله ي Nature's Asia Materials به پيشرفت اين تحقيق، توجه ويژه اي گشته است.

محققین آزمایشگاه تحقیقاتی مرکزی هیتاچی، ژاپن، و موسسه ی ادونست تکنالجی دانشگاه سوری اعلام کردند که ترانزیستورهای نانو طراحی شده برای نمایشگرهای با ابعاد بزرگ و کاربردهای حسگر به طور گسترده ای از اثرات اندازه ی کوانتومی بهره می برند.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از دانشگاه سوری، عملکرد غیر قابل انتظار و فوق العاده (جریان نشتی کم، و شیب تند زیر آستانه) ای که در آزمایش نشان داده شد و به طور نظری مورد تحلیل قرار گرفت، تا بدینجا نشان دهنده ی راه های کاوش نشده ای برای بهبود ترانزیستورها بر اساس لایه های سیلیکونی نامنظم می باشد. این تیم با ساخت بسیار نازک کانال هدایت در این ترانزیستورهای نامنظم، نشان داد که این فناوری امکان طراحی حافظه ی توان پایین را برای الکترونیک با ابعاد بزرگ، مبتنی بر پردازش مواد استاندارد صنعتی کم هزینه مهیا می سازد.

در تازه ترین تحقیقات انجام شده مشخص شد که تراوایی جریان وسیله ی مربوطه، زمانی که کانال نازک تر از 3 نانومتر باشد قابل کنترل است و علت این امر محدودیت قوی کوانتومی می باشد که تغییرات پتانسیلی را روی منطقه ی کانال فعال القاء می نماید. نشان داده شد که عرض کانال این وسیله باید حداقل 0.3 میکرومتر باشد تا از شرایط مربوط به "پینچ آف" (بسته شدن کانال) نفوذی مرتبط با وسیله های با طول کانال 0.5 میکرومتری اجتناب شود. تحلیل های نظری انجام شده روی این سایل به خوبی با داده های آزمایشی بدست آمده همخوان بوده و راهنمای مهمی برای مدل سازی و بهینه کردن این وسایل برای طراحی مدار در اختیار می گذارد.

دکتر زیااجون گوا، یکی از محققین اصلی، بیان می دارد: "ترانزیستورهای نانوساختار سیلیکونی با لایه ی نازک برای طراحی الکترونیک توان پایین بسیار نویدبخش می باشند. البته، انتقال حامل در چنین وسایلی بسیار پیچیده می باشد و نتایج مشخصه های الکتریکی احتمالا توسط مدل های ترانزیستورهای اثر میدان (FET) رایج قابل توصیف نخواهد بود. این کار ویژگی های کلیدی فیزیکی این وسیله را آشکار می سازد که در بهینه سازی و مدل کردن بیشتر این وسیله برای طراحی مدار کمک می نماید" .

پروفسور راوی سیلوا، مدیر موسسه ی ادونست تکنالجی، می افزاید: "این تحقیق مثال ویژه ای از این است که چگونه فناوری های مرتبط با سیلیکون که در صنعت نفوذ کرده اند، می توانند با طراحی هوشمندانه راه های جایگزینی جهت بهبود کارایی در مشخصه های وسیله بیابند. نقشی که سازمان های سرمایه گذار مانند EPSRC در حمایت از این نوع از تحقیقات کاربردی بازی می کنند، بسیار ارزشمند برای جامعه و مهم تر از آن برای صنعت می باشد".

ژورنال منبع: گوا. تراوایی جریان در ترانزیستورهای دارای کانال فوق العاده نازک نانوکریستال سیلیکونی. Applied Physics Letters, 2008; 93 (4): 042105 DOI: 10.1063/1.2965807

دانشمندان ژاپنی در نگرشی جدید به علم الکترونیک، اعلام کردند ماده ای لاستیک مانند را توسعه داده اند که الکتریسیته را هدایت می کند. این یافته می تواند در ساخت قطعاتی که خمیده و کشیده می شوند، استفاده شود.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از رویترز، این ماده که توسط سایوشی سکیتانی از دانشگاه توکیو در مجله ی ساینس شرح داده شد، می تواند در سطوح خمیده یا حتی در قسمت های متحرک استفاده شود.

تیم سکیتانی با استفاده از نانولوله های کربنی (گستره ی طویلی از مولکول های کربن که می تواند الکتریسیته را هدایت کند)، این ماده را توسعه دادند.

آنها این نانولوله ها را درون پلیمری لاستیک مانند ترکیب کردند تا ماده ی اولیه شکل بگیرد. در مرحله ی بعد، شبکه ی بسیار کوچکی از ترانزیستورها را به ماده چسباندند و سپس آن را مورد آزمایش قرار دادند.

آنها ورقه ای از این ماده را تا حدود دو برابر اندازه ی واقعی خود تحت کشش قرار دادند و ماده بدون از هم گسستن ترانزیستورها یا از بین بردن ویژگی های رسانایی خود به سرعت به حالت اولیه ی خود بازگشت.

این رسانای کشسان به مدارات الکترونیکی این امکان را می دهد در جاهایی نصب شوند که تاکنون غیر ممکن بود، جاهایی از قبیل سطوح خمیده و قسمت های متحرک مثل مفاصل بازوی یک روبات.

یک گروه آمریکایی نیز خبر از توسعه ی ماده ی مشبک کشسان دادند که به آنها این امکان را داده است از مواد الکترونیکی استاندارد برای ساختن یک دوربین چشمی الکترونیکی بر اساس شکل و آرایش چشم انسان استفاده کنند. این وسیله می تواند زمینه ای برای توسعه ی چشم مصنوعی کاشتنی باشد.

جان راجرز از دانشگاه ایلی نویز که مطلبی درباره ی دوربین چشمی در مجله ی نیچر نوشت، گفت توسعه ی موادی که می توانند به شکل و مدل سطوح خمیده در آیند منجر به بروز کلاس کاملا جدیدی از دستگاه های الکترونیکی خواهد شد که می توانند در تعامل بهتر با بدن انسان مورد استفاده قرار گیرند همچون دستگاه های مانیتورینگ مغز.

دانشکده ی الکترونیک و علوم کامپیوتر دانشگاه ساتمتون در حال ترکیب نانوماشین و ترانزیستورهای تک الکترونی با هدف ساخت سنسورهای حساس می باشد.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از الکترونیکس ویکلی، پروفسور هیروشی میتسوتا، مدیر این پروژه گفت: "برای اولین بار است که این دو فن آوری نانو با هدف توسعه ی یک سنسور هوشمند ترکیب می شوند. CMOS های سنتی محدودیت های زیادی دارند بنابراین ما نیاز داشتیم که گامی رو به جلو در این زمینه برداشته شود."

میتسوتا و تیمش بخشی از افرادی هستند که در پروژه ی سه ساله ی NEMSIC (NanoElectroMechanical System ICs)، که از طرف FP7 اروپا پشتیبانی می شود، شرکت داشته اند. دانشگاه ساتمتون اظهار داشت: "علاوه بر این که این سنسور در حال حاضر کوچک ترین سنسور موجود در بازار است، دارای حساسیت بسیار بالا و توان مصرفی بسیار پایین می باشد." جزئیات دقیق ساختار این دستگاه ها تا زمانی که مالکیت معنوی این ابداع محفوظ است، پوشیده خواهد ماند.

تیم میتسوتا پیش از این جرئیات ترانزیستور تک الکترونی را منتشر کرده اند. کانال یک ترانزیستور تک الکترونی، یک پل سیلیکونی چاپ شده در لایه ی زیرین با گیت های مجزا شده با هوا در هر دو طرف می باشد. برآمدگی های چاپی یا نانوکریستال های سیلیکونی تعبیه شده ی روی پل، به عنوان نقطه های کوانتومی عمل می کنند تا الکترون ها را محدود و منحصر کنند.

میتسوتا درباره ی این سنسور بیان داشت: "ما دو نوع نانوسنسور را روی لایه هایی که در آن ها سیلیکون روی عایق قرار دارد، توسعه خواهیم داد. یک ساختار کلیدی و رایج که برای هر دو دستگاه استفاده شده است، یک پل سیلیکونی معلق بسیار نازک می باشد." یکی از سنسورها با شناسایی بارهای الکتریکی از مولکول های مربوطه شان کار خواهد کرد.

میتسوتا در ادامه گفت: "در نانوسنسور اولی نانوپل معلق، با یا بدون حفره ی نقطه ی کوانتومی سیلیکون مجتمع، به عنوان کانال یک ترانزیستور با گیت های جانبی استفاده می شود. انتقال بار کوچکی که توسط مولکول های جذب شده روی سطح کانال نانوپل ایجاد شده، به عنوان تغییری در رسانایی نمایان می شود."

سنسور دومی از لحاظ مکانیکی به سنسور میکروماشین کلاسیک با پایه ی در حال نوسان نزدیک تر است.

میتسوتا خاطر نشان کرد: "در نانوسنسور دوم، نانوپل معلق به عنوان گیت متحرک یک ترانزیستور در مقیاس نانو استفاده می شود. اثر تغییر کوچک جرم به دلیل مولکول های جذب شده روی سطح گیت نانوپل، به عنوان تغییری در فرکانس تشدید گیت ظاهر می شود."

حال این سؤال پیش می آید که چرا از ترانزیستور تک الکترونی استفاده شده و از یک موسفت معمولی استفاده نشده است؟

میتسوتا در این باره توضیح داد: "ترانزیستور نانوپل ما همراه با یک نقطه ی کوانتومی معلق، مانند یک آشکارساز بسیار حساس بار الکتریکی عمل می کند و به طور کلی انتقال بار الکتریکی حتی یک الکترون تنها را که در سطح نقطه ی کوانتومی رخ می دهد، حس می کند. این امر توسط یک ساختار موسفت معمولی محقق نمی شود."

وی در ادامه گفت: "ترکیب ترانزیستور تک الکترونی با فن آوری دستگاه نانوماشین، توان مصرفی را در هر دو حالت «روشن» و «خاموش» سنسور کاهش می دهد. توان مصرفی در حالت Stand By تا صفر کاهش یافته است. در حالت «خاموش»، با استفاده از یک کلید مکانیکی، حالت Sleep کامل رخ داده و بنابراین توان مصرفی در حالت Stand By به صفر می رسد."

پروژه ی اروپایی NEMSIC توسط پروفسور آدریان انسکو از Ecole Polytechnique Federale de Lausanne، رهبری می شود.

سایر شرکای این پروژه عبارتند از: دانشگاه فن آوری دلفت هلند، Stitching IMEC هلند، آزمایشگاه فن آوری و اطلاعات Commissariat a I'Energie Atomique، SCIPROM Sarl، مرکز میکروالکترونیک اینتریونیورسیتی، Honeywell Romania SRL (آزمایشگاه سنسور در بخارست)، و دانشگاه ژنو

الویرا فورتوناتو و همکارانش از یونیورسیداد نوا دِ لیسبوا در پرتغال، اولین ترانزیستور اثر میدان (FET) با لایه ی درونی کاغذی را ساختند.

قطعه ی جدیدی که به لحاظ عملکرد الکتریکی با ترانزیستورهای جدید لایه نازک (TFT) بر مبنای اکسیداسیون ساخته شده با زیرلایه های سیلیکون کریستالی یا شیشه رقابت می کند. این نتایج در شماره ی ماه سپتامبر IEEE Electron Device Letters چاپ خواهد شد.

به گزارش خبرگزاری برق،الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از فیزورگ، امروزه تمایل به استفاده از بیوپلیمرها برای ابزار الکترونیکی کم قیمت رو به افزایش است. از زمانی که سلولز اصلی ترین بیوپلیمر روی زمین است، برخی از گروه های بین المللی خبر از استفاده ی کاغذ به عنوان تکیه گاه فیزیکی برای قطعات الکترونیکی داده اند. اما تاکنون کسی از کاغذ به عنوان جزء داخلی یک FET استفاده نکرده است.

در رویکردی جدید، یک گروه تحقیقی با هماهنگی الویرا فورتوناتو و رودریگو مارتینز، از تکه ای کاغذ معمولی به عنوان لایه ی دی الکتریک در FET استفاده کردند.

این گروه تحقیقی قطعات را روی هر دو طرف تکه کاغذ ساختند. با این روش، کاغذ هم زمان هم به عنوان عایق الکتریکی و هم به عنوان زیر لایه عمل می کند. به گفته ی الویرا فورتوناتو: "این یک کاربرد دو منظوره است."

بعلاوه، مشخصه ی الکتریکی قطعات نشان داد که عملکرد FETهای هیبریدی از عملکرد TFTهای سیلیکونی غیر بلوری بهتر است.

این نتایج نوید بخش قطعات الکترونیکی جدید یکبار مصرف هستند از جمله نمایشگرهای کاغذی، برچسب های هوشمند، بسته بندی های هوشمند، برچسب های RFID، کاربردهای زیستی و ...

مدل های جدیدی از این که چگونه دو نوع ترانزیستور قدرت کار می کنند، منجر به ساخت مدارهای الکتریکی هوشمند کارامدتری خواهد شد و فن آوری هایی مانند خودروها و وسایل خانگی را مطمئن تر و سازگارتر با محیط زیست خواهد کرد.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از آی سی تی ریزالتس، ترانزیستورهای قدرت برای کنترل بارهای (الکتریکی) بزرگ به کار می رود و به عنوان عناصر کلیدی مدارهای هوشمند جدید، که در تمام تجهیزات از واحدهای فرمان موتور گرفته تا تقویت کننده های استریو به کار می روند، به شمار می روند. ترانزیستورهای کارامدتر می توانند با صرفه جویی بیشتر در به کارگیری منابع انرژی، در حرکت به سمت منابع انرژی سازگارتر با محیط زیست کمک کنند.

ترانزیستور قدرت مانند نوعی دریچه ی نیمه هادی ریز است که بدون آن که به چشم بیاید، کنترل می کند که جریان الکتریکی به درستی به دستگاه ها جاری شود. دو نوع ترانزیستور قدرت مهم در بازار به DMOS و LIGBT معروفند.

به دلیل کمبود مدل های دقیق درباره ی این که DMOS و LIGBT چگونه تحت شرایط مختلف مانند دما، ولتاژ بالا و کلیدزنی سریع رفتار می کنند، تولیدکنندگان نیمه هادی تمایل نشان داده اند تا در طرح هایشان مجدداً اصلاحاتی را انجام دهند. اندازه گیری مجدد تراشه های مدار قدرت برای به دست آوردن حداکثر اطمینان لازم، منجر به تلفات گزاف موادی که برای ساخت آن ها به کار رفته، و همچنین انرژی که آن ها مصرف می کنند، شده است.

مدل های جدید DMOS و LIGBT، سازگارتر با محیط زیست و کاهش دهنده ی هزینه ها هستند

هم اکنون، پژوهشگران اروپایی که روی پروژه ی Robuspic، که از طرف اتحادیه ی اروپا روی آن سرمایه گذاری شده است، می گویند که مدل های لازم برای DMOS و LIGBT را توسعه داده اند و در نتیجه هزینه های مذکور را کاهش داده و برای محیط زیست نیز بهتر می باشد.

این تیم پژوهشی معتقد است تولیدکنندگان نیمه هادی و سیستم، می توانند از این مدل های جدید برای طراحی ترانزیستورهای قدرت کارامدتر، و لذا مدارهای هوشمند کارامدتر، برای بازارهای صنعتی، خودرو و وسایل خانگی استفاده کنند. ادگارد لیز، هماهنگ کننده ی تیم پروژه ی Robuspic می گوید این مدل های جدید ترانزیستورهای قدرت، می تواند به تولیدکنندگان کمک کند تا هزینه هایشان را کاهش دهند و همچنین می تواند نهایتاً منجر به توسعه ی کاربردهای جدید شود.

لیز در ادامه بیان داشت: "طراحی و ساخت مدارهای هوشمند قدرت با کارایی قابلیت اطمینان بسیار بالا، یکی از مهم ترین راه های استراتژیک برای کاهش شدید تلفات انرژی در سیستم های قدرت می باشد. این کار با کنترل تبدیل های بهینه ی انرژی در همه ی اوقات میسر می شود. این مطابق و همگام با سیاست های اصلی اروپا برای استفاده از انرژی های تمیز، کاهش آلودگی و عموماً ساخت محیط زیستی مساعد است."

پروژه ی Robuspic، مدل های جدید DMOS و LIGBT را به عنوان هدف اصلی برای توسعه ی مدارهای مجتمع هوشمند قدرت، که هر چه بیشتر و بیشتر در بازارهای مصرفی، صنعتی و خودرو برای کاهش تلفات انرژی به کار برده می شوند، پیش روی خود دارد.

برای مثال، خودروهای جدید با ابعاد متوسط، شامل حدود 30 سیستم الکتریکی و الکترونیکی و بیشتر از 100 ریزپردازنده و حدود 100 حسگر می باشد. این گونه سیستم های پیچیده نیاز به تعداد زیادی نیمه هادی برای اتصال حسگرها و بکار اندازنده ها با ریزپردازنده ها دارند که این کار غالباً با استفاده از مدارهای هوشمند قدرت صورت می پذیرد.

کلمه ی «هوشمند» در مدار اشاره می کند به قابلیت مدار برای تنظیم خودکار تغییر مناسب توان مصرفی مدار از منبع تغذیه به بار، هنگامی که شرایط تغییر می کند. در اغلب موارد، عناصری که قابلیت هوشمند بودن را به مدار می دهند، هنگام بروز اتصال کوتاه در مدار، آماده ی قطع تغذیه ی مدار می باشند.

لیز گفت: "فن آوری ها و مدارهای هوشمند قدرت کمک می کنند تا مفهوم «سیستم-روی-تراشه» درک شود. این امر، با ترکیب منطق دیجیتالی با پردازش آنالوگ سیگنال و سوئیچینگ فشار قوی تحقق می یابد."

هدف اصلی تیم پژوهشی Robuspic، مدل کردن دقیق ترانزیستورهای DMOS و LIGBT و ایجاد توانایی برای طراحی کارامدتر مدارهای مجتمع هوشمند قدرت بود. برای طراحی مدارها، راه اندازی و کنترل موتورهای الکتریکی یا ساخت منابع تغذیه، تولیدکنندگان به یک مدل نیاز دارند تا رفتار DMOS و LIGBT را حین تغییرات ولتاژ، جریان، دما و سایر عوامل به طور دقیق توصیف کند.

بازدهی بهتر طرح

در حالی که مدل های قبلی DMOS و LIGBT در دمای اتاق به درستی کار می کردند، ولی با این حال به تولیدکنندگان در پیش گویی در رابطه با این که این ترانزیستورها در دماهای بالاتر، برای مثال نزدیک موتور یک خودرو یا قطع و وصل خیلی سریع بار، چگونه کار خواهند کرد، هیچ کمکی نمی کردند.

اکنون، مدل های جدید DMOS و LIGBT به تولیدکنندگان اجازه خواهد داد تا پیش گویی بهتری درباره ی درصد خطای ترانزیستور هنگام تغییرات دما کنند. بنابراین، تولیدکنندگان مجبور نیستند برای تضمین بازدهی کاری، اصلاحات مجددی را در طرح هایشان انجام دهند.

لیز توضیح داد: "این مدل سازی به طراح اجازه خواهد داد تا راه اندازها و کنترل کننده های موتور و همچنین منابع تغذیه را بسیار کارامدتر کند و بنابراین از اتلاف انرژی الکتریکی جلوگیری شود. هدف دیگر تیم، بالا بردن قابلیت اطمینان مدارها همزمان با طول عمر بالای آن ها می باشد."

این مدل ها همچنین به تولیدکنندگان اجازه خواهد داد تا قابلیت اطمینان ترانزیستورهای قدرت را تخمین زنند که این کار به آن ها کمک خواهد کرد طول عمر کار و قابلیت اطمینان مدارهای هوشمند قدرت را توسعه دهند.در نتیجه، به عقیده ی لیز، تولیدکنندگان اروپایی مدارهای مجتمع یک فضای رقابت آمیزتر و مساعدتر خواهند داشت.

به گفته ی لیز، سودهای فنی ناشی از پروژه ی Robuspic منجر به صرفه جویی پیش بینی شده در هزینه ها برای تولیدکنندگان شرکت کننده در این پروژه خواهد شد. این مبلغ در حدود پنج برابر مقدار مبلغی است که اتحادیه ی اروپا برای این پروژه سرمایه گذاری کرده است (2.6 میلیون یورو).

از آن جایی که مدارهای طراحی شده در هزینه، زمان طراحی و قابلیت اطمینان رقابت بیشتری دارند، بزرگ ترین سود و بهره از راه تجارت اضافی تولید خواهد شد. هزینه های صرفه جویی شده به علاوه ی تجارت اضافی، می تواند طی یک دوره ی چهار ساله مبلغی معادل با 18 برابر سرمایه ی اتحادیه ی اروپا در پی داشته باشد. شرکای این پروژه در 2.23 میلیون یورویی که به عنوان یک سرمایه ی اضافی به این پروژه تعلق گرفته، مشارکت کردند.

نتایج در حال تکمیل هستند

شرکت نیمه هادی AMI، شرکت آلمانی الاصل Bosch، شرکت نیمه هادی بریتانیائی الاصل کمبریج و شرکت فرانسوی الاصل Cadence Design System، همراه با تعدادی از دانشگاه ها، در این پروژه فعالیت داشته اند. Ecole Polytechnique Federale de Lausanne و دانشگاه کمبریج، در همکاری نزدیک با شرکای صنعتی خود، به ترتیب پایه های طراحی مدل های DMOS و LIGBT را ایجاد کردند.

شرکت نیمه هادی AMI، تأمین کننده ی دستگاه های هوشمند قدرت برای شرکت های سیستم اتومبیل در سرتاسر جهان است. شرکت Bosch بزرگ ترین شرکت سیستم اتومبیل در جهان است. شرکت نیمه هادی کمبریج شرکت کوچکی است که تماماً به کار کنترل و سوئیچینگ قدرت پرداخته است. Cadence یک تأمین کننده ی بزرگ EDA (اتوماسیون طراحی الکترونیکی) می باشد.

از آن جایی که پروژه ی Robuspic سال پیش تمام شد، شرکت های Bosch و AMI کار تکمیل مدل ترانزیستور DMOS را، از طریق آزمایش در مراحل تولید، شروع کرده اند و از این مدل در طراحی مدارهای جدید خودکار استفاده خواهند کرد. شرکت نیمه هادی کمبریج مشغول کار بر روی طراحی مدارهای منبع تغذیه با استفاده از LIGBT بوده است.

لیز اظهار داشت: "ارتقای کاربردهای واقعی این مدل ها نیازمند یک فرآیند کامل صنعتی سازی است. عوض کردن فرآیندهای تولید به سرمایه گذاری کلانی نیاز دارد، بنابراین ما می خواهیم مطمئن شویم که از پس انجام این کار برخواهیم آمد."

پروژه ی Robuspic سرمایه اش را از برنامه ی چارچوب ششم اتحادیه ی اروپا برای تحقیق و پژوهش، دریافت کرده است.

اطلاعات اضافی: سایت پروژه ی Robuspic

محققین موسسه ی مواد پیشرفته ی زرنیک در دانشگاه گرونینکن فن آوری برای دیود فروالکتریک پلاستیکی توسعه داده اند که انتظار می رود منجر به پیشرفت قابل توجهی در توسعه ی ماده ی سازنده ی حافظه ی کم قیمت پلاستیکی شود. یافته ی آنان در نسخه ی ماه جولای مجله ی مواد طبیعت (Nature Materials) منتشر خواهد شد.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از دانشگاه گرونینکن هلند، این فن آوری پیشرفته ی جدید شبیه فن آوری بکار رفته در تراشه های حافظه ی فلش می باشد. در هر دو مورد، حافظه، داده را بدون اتصال به منبع برق در خود نگه می دارد. تراشه های حافظه ی فلش در کارت های حافظه، MP3 پلیرها، تلفن های همراه و کارت های حافظه ی دوربین های دیجیتال مورد استفاده قرار می گیرند. محققین موسسه ی زرنیک انتظار دارند این فن آوری جدید منجر به توسعه ی محصولات مشابه و حتی با اهمیت تر گردد.

یکی از محصولاتی که آنان در فکر تولید آن هستند برچسب قیمت الکترونیکی است که می تواند در قسمت صندوق فروشگاه ها توسط رادیوگرافی (پرتو نگاری) خوانده شود. کار احتمالی دیگر برای ماده ای است که در بسته بندی کالا استفاده می شود و می تواند به مشتریان در مورد نزدیک شدن تاریخ انقضای محصول هشدار دهد.

ترانزیستور پلاستیکی

در سال 2005 گروه مشترکی از محققین دانشگاه گرونینکن و شرکت فیلیپس موفق شدند یک پلیمر فروالکتریک را داخل یک ترانزیستور پلاستیکی مجتمع کنند. چون این ماده ی فروالکتریک می تواند بین دو حالت پایدار در حین استفاده از پالس ولتاژ سوئیچ شود لذا می تواند به عنوان حافظه ی غیر فرار عمل کند. (بدین معنی که ماده، داده را بدون اتصال به منبع انرژی در خود نگه می دارد) عیب چنین ترانزیستوری احتیاج به اتصال سه گانه برای برنامه ریزی و خواندن حافظه است که ساختمان ترانزیستور را پیچیده می کند. بنابراین چالش بر سر پیدا کردن عاملی مشابه همراه با اجزای حافظه بود که تنها دو اتصال داشته باشد و آن هم دیود بود.

دیود فروالکتریک

این پیشرفت طی پروژه ی تحقیقی یک دانشجوی دکترا به نام کمال اسدی حاصل شد که توسط دانشگاه گرونینکن حمایت می شد. این پیشرفت اساساً بر مبنای ایده ی نوینی بود: به جای انباشت لایه ای از ماده ی نیمه هادی بر روی لایه ای از ماده ی فرو الکتریک، ترکیبی از این دو ماده مورد استفاده قرار گرفت.

دیود حافظه ی جدید به سرعت برنامه ریزی می شود، داده را برای مدت طولانی نگه می دارد و در دمای اتاق عمل می کند. ولتاژهای مورد نیاز برنامه ریزی برای دیود به حدی کم هستند که در کاربردهای تجاری استفاده شود و این ماده می تواند با استفاده از شیوه های تولید صنعتی در مقیاس کلان، با قیمت کمی تولید شود. دانشگاه گرونینکن حق ثبت اختراع ماده ی جدید را بدست آورد.

یک ترکیب شیمیایی به نام گالیم نیتراید (GaN) می تواند جایگزین سیلیکون در الکترونیک توان بالا و دما بالا شود.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از آی تی نیوز، به گفته ی ویزیائو هوآنگ، مهندس برق و فیزیک دان، ترانزیستورهای ساخته شده با GaN می توانند در موتور درایوها، وسایل نقلیه ی هیبریدی، کاربردهای خانگی، و تجهیزات دفاعی مورد استفاده قرار گیرند.

هوآنگ، که ماه گذشته با مدرک دکترا از موسسه ی پلی تکنیک رنسلائر فارغ التحصیل شد، گفت: "سیلیکون طی دو دهه ی اخیر بار زیادی را در صنعت نیمه هادی به دوش کشیده است. اما همچنان که الکترونیک قدرت پیچیده تر می گردد و نیازمند ترانزیستورهای با کارائی بالاتر می باشد، مهندسین باید به دنبال جایگزینی مانند ترانزیستورهای مبتنی بر گالیم نیتراید باشند که می تواند بهتر از سیلیکون به خصوص در شرایط سخت عمل نماید."

هوآنگ ترانزیستوری را توسعه داده است که از ویژگی های ماده ی GaN بهره برده و مصرف توان آن را کاهش داده و بازده الکترونیک کنونی مبتنی بر سیلیکون را بهبود بخشیده است.

GaN دارای شکاف باند نیمه هادی معادل با سه برابر سیلیکون، و میدان الکتریکی 10 برابر سیلیکون می باشد، که تلفات توان را کاهش داده، بازده را بهبود بخشیده و امکان کارکرد آن را در شرایط سخت حداکثری مهیا می سازد.

بنابراین، این ماده جهت استفاده در ترانزیستورهای اثر میدانی نیمه هادی اکسید فلزی (MOSFET) بسیار مناسب می باشند، که به همراه دستگاه های الکترونیکی جهت تبدیل انرژی الکتریکی به اشکال مورد نیاز دیگر به کار می روند.

گفته می شود که این ترانزیستور در آزمایشات لابراتواری به بالاترین رکورد جهانی کارائی دست یافته است، و همین طور قادر به مجتمع سازی چندین عملکرد روی یک چیپ می باشد که منجر به ساده سازی سیستم های الکترونیکی می شود.

هوآنگ گفت: "[GaN] موجب ساده سازی و کاهش حجم و وزن سیستم های الکترونیکی گشته، بازده سیستم را افزایش داده و این امکان را به سیستم های الکترونیکی می دهد که تحت شرایط سخت حداکثری کار کنند. از آن جا که این ماده بسیار ارتجاعی می باشد، می تواند دریچه هایی رو به مهندسی الکترونیک بگشاید که پیش از این به علت محدودیت های تحمیل شده به واسطه ی ترانزیستورهای سیلیکونی کم تحمل تر، ممکن نبود."

وی افزود: "چیپ GaN نیز می تواند با دستگاه های اپتوالکترونیکی، حسگرها، ابزارهای قدرتی و مدارات کنترلی جهت ساخت سیستم های الکترونیکی پیچیده تر و هوشمندتر مجتمع شود."

این محقق اضافه کرد: "اگر این ترانزیستورهای GaN جدید جایگزین بسیاری از موسفت های سیلیکونی موجود در سیستم های الکترونیک قدرت شوند، کاهش جهانی را در مصرف سوخت فسیلی و آلودگی شاهد خواهیم بود."

اگرچه انتظار می رود در کمتر از سه سال آینده صنعت نیمه هادی وارد این قضیه شود، اما در حال حاضر نیز برخی از صنایع الکترونیک و اتومبیل سازی نسبت به این تکنولوژی ابراز علاقه کرده اند.

هوآنگ با این که نام این شرکت ها را فاش نکرد بیان داشت که برخی از بزرگ ترین شرکت های اتومبیل و الکترونیک از امریکا و ژاپن چنین علاقه ای نشان داده اند. وی در این باره گفت: " این شرکت ها می توانند تلاش های تحقیقاتی در این زمینه را قوت بخشیده و ترانزیستورهای GaN را تجاری کنند تا تمامی مزایای این ماده شناخته شود. کیفیت، اندازه، قیمت، و قابلیت اطمینان طولانی مدت این ماده احتیاج به تحقیقات بیشتر جهت تجاری سازی موفق آن دارد. حداقل سه سال نیاز خواهد بود تا هر گونه ترانزیستور GaN تجاری در بازار نیمه هادی مشاهده شود."

پژوهشگران رايانه مي‌گويند مي‌توان از شبكه‌اي از لوله‌هاي ريز آب، براي خنك كردن نسل بعدي تراشه‌هاي رايانه‌اي استفاده كرد.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از ایرنا، محققان شركت آي بي‌ام نمونه‌اي را به نمايش گذاشته اند كه در آن چندين لايه لوله‌هاي آب به قطر مو براي خنك كردن قطعه بكار گرفته شده است.

اين پژوهشگران معتقدند در شرايطي كه تراشه‌هاي رايانه‌اي روز به روز متراكم تر شده و قطعات بيشتري در آنها گنجانده مي‌شود، از اين روش مي توان براي حل مشكل افزايش روزافزون حرارت توليد شده در اين قطعات استفاده كرد.

اين فناوري در تراشه‌هاي سه بعدي شركت آي بي‌ام به نمايش گذاشته شد كه در آنها مدارهاي الكترونيكي بر روي يكديگر قرار داده مي‌شوند.

چيدمان عمودي مدارهاي الكترونيكي (به جاي چيدن مدارها در كنار يكديگر) از مسافتي كه اطلاعات بايد در داخل قطعه بپيمايد كم مي‌كند و عملكرد محاسباتي تراشه را افزايش مي‌دهد.

تامس برانشوايلر در آزمايشگاه تحقيقاتي آي بي‌ام در زوريخ گفت: وقتي تراشه‌ها را بطور عمودي روي يكديگر قرار مي‌دهيم و به هم متصل مي‌كنيم، مي بينيم كه خنك‌كننده هاي متعارفي كه به تراشه‌ها متصل مي‌شوند، نمي توانند به ميزان لازم حرارت را دفع كنند.

وي افزود:در نتيجه بايد از سامانه خنك‌كننده اي استفاده كنيم كه حرارت بين لايه‌ها را دفع مي‌كند.

حرارت يكي از موانع عمده توليد تراشه‌هاي كوچكتر و سريعتر است. حرارت در اثر حركت الكترون‌ها در سيمهاي بسيار نازك متصل‌كننده ميليونها قطعه موجود در تراشه‌ها و پردازنده‌هاي امروز ايجاد مي‌شود.

اينتل به تازگي پردازنده‌اي با دو ميليارد ترانزيستور توليد كرده است، اما هرچه تعداد قطعات روي يك پردازنده بيشتر مي‌شود، مشكل دفع حرارت نيز بزرگتر خواهد شد.

در نتيجه دانشمندان سراسر جهان در تلاشند موثرترين راه را براي دفع حرارت پيدا كنند.

از جمله در سال ‪ ۲۰۰۷‬دانشمندان آمريكايي موتورهاي باد بسيار كوچكي را توليد كردند كه با توليد باد از عناصر باردار، يا يون، پردازنده‌ها را خنك مي‌كند.

اما در پردازنده‌هاي چندطبقه كه كارشناسان صنعت توليد تراشه از آن با عنوان يكي از بهترين روشها براي ساخت پردازنده ياد مي‌كنند، مشكل دفع حرارت چند برابر مي‌شود.

تراشه‌اي كه ‪ ۴‬سانتي متر مربع مساحت آن است و تنها يك ميليمتر قطر دارد، به اندازه يك كيلو وات گرما توليد مي‌كند كه ‪ ۱۰‬برابر يك المنت حرارتي معادل آن است.

براي حل اين مشكل، دانشمندان آب را در لوله‌هايي عايق شده به قطر ‪۵۰‬ ميكرون (ميليونيوم متر) بين لايه‌هاي مختلف به گردش درآوردند.

براي جذب حرارت، آب بسيار موثرتر از هوا است و در نتيجه حتي با گردش مقدار بسيار كم آب، پژوهشگران شاهد تغيير عمده در وضعيت دفع حرارت بودند.

فكر استفاده از آب براي خنك كردن كامپيوترها فكر جديدي نيست.

در اطراف اولين كامپيوترهاي مين فريم ‪ (Mainframe)‬آب به گردش در مي‌آمد و كامپيوترهاي پرقدرت چند سال اخير هم از خنك‌كننده هاي در تماس با آب استفاده كرده اند.

شركت كوليگي وابسته به دانشگاه استنفورد، در سال ‪ ۲۰۰۳‬فناوري موسوم به ‪ AMC‬ را عرضه كرد كه امكان به گردش درآوردن مايعات از ميان صدها كانال بسيار ريز در سطح فوقاني يك تراشه را فراهم مي‌كرد.

شركت اپل براي ساخت كامپيوتر پاور مك ‪ G5‬خود كه در سال ‪ ۲۰۰۴‬به بازار عرضه شد از اين فناوري استفاده كرد.

آي بي‌ام اعلام كرده است كه فناوري خنك كنندگي با آب اين شركت در پنج سال آينده براي استفاده تجاري آماده خواهد بود.

قابلیت های نانولوله های کربنی به عنوان یک ماده ی بسیار خوب، اجتناب ناپذیر است. ولی یک عیب نانولوله های کربنی این است که وقتی برای اولین بار ساخته می شوند، به شکل توده ی ناخوشایندی از یک ماده ی سیاه دوده ای در ته یک لوله ی آزمایشی درمی آیند.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از ساینس دیلی، پژوهشگران دانشکده ی شیمی دانشگاه وارویک روش جدیدی برای تولید نانولوله های کربنی پیدا کرده اند که بلافاصله به شکل یک مدار الکتریکی آماده ی بسیار حساس درمی آید.

پژوهشگران از رسوب سازی بخار شیمیایی و لیتوگرافی برای ساخت میکروالکترودهای آماده ی تک جداره که به شکل دیسک بوده و اساس ساختشان نانولوله های کربنی می باشد، استفاده کردند. نانولوله ها خودشان را روی یک سطح به صورت بی نظم ولی نسبتاً یکنواخت و مسطح ته نشین می کنند. نانولوله ها همچنین آن قدر با یکدیگر هم پوشانی می کنند تا یک میکرو مدار فلزی تنهای کامل را، در سرتاسر آخرین دیسک، ایجاد کنند. نکته ی جالب توجه در این است که سطحی که نانولوله ها روی دیسک اشغال می کنند کم تر از یک درصد سطح کل دیسک می باشد.

ویژگی مذکور اخیر، این میکروالکترودهای فوری را به ویژه برای ساخت سنسورهای بسیار حساس مفید می سازد. مساحت سطح کم بخش رسانای دیسک به این معنی است که نانولوله ها می توانند برای حذف «نویز پس زمینه» (اختلالاتی که حین انتقال سیگنال به وجود می آیند) و غلبه بر نسبت های کم سیگنال به نویز، استفاده شوند. سنسورهای میکروالکترودهایی که با این روش ساخته می شوند تا هزار برابر حساس تر از سنسورهای میکروالکترودهای معمولی هستند. این ویژگی همچنین باعث ایجاد زمان های واکنش خیلی سریع می شود و به این ترتیب، آن ها ده برابر سریع تر از میکروالکترودهای معمولی واکنش نشان می دهند.

میکروالکترودهای آماده که اساس ساختشان کربن می باشد، طیف وسیعی از قابلیت های تازه را برای استفاده در سیستم های پویا و پرفعالیت میسر می سازد. سازگار بودن کربن با زیست، کاملاً برخلاف مشکلات واضحی است که پلاتینیوم و سایر فلزها می توانند به بافت های زنده تحمیل کنند. پیش از این گروه پژوهشی وارویک شروع کردند به پیدا کردن این که چگونه میکروالکترودهای تک جداره ی بر پایه ی نانولوله ها، می توانند برای اندازه گیری سطوح نروترانسمیترها (ماده ی شیمیایی که موجب انتقال پیام های عصبی به عصب های دیگر می شود) استفاده شوند.

میکروالکترودهای جدید همچنین قابلیت های جالب توجهی را برای کاتالیز در پیل های سوختی میسر می سازد. پیش از این، پژوهشگران از این که این نوع نانولوله های کربنی به ویژه در زمینه ی کاتالیز مفید است، مطلع بوده اند ولی نوعی ابهام وجود داشت و آن، این بود که آیا مزایایی که نانولوله های کربنی فراهم می کنند، ناشی از خواص خود آن هاست یا ناشی از ناخالصی های مربوط به مرحله ی تولید می باشد. پژوهشگران قادر بوده اند از روش جدید تولید نانولوله ی کربنی تک جداره، برای اثبات این که در واقع خواص خود نانولوله ها برای کاتالیز مفید می باشد، استفاده کنند.

همچنان که پژوهشگران دانشگاه وارویک، قادر بوده اند از رسوب سازی الکتریکی برای اِعمال سریع تر و آسان تر پوشش های فلزی خاص به شبکه های میکروالکترودی نانولوله ی کربنی تک جداره بهره ببرند، روش جدید تولید نانولوله ی کربنی، مزیت دیگری برای کاربردهای کاتالیزی به وجود آورده است.

پژوهش صورت گرفته توسط پژوهشگران دانشگاه وارویک، یوان دومتریکو، پروفسور جولی مک فرسون، پروفسور پاتریک آنوین و نیل ویلسون، در شیمی تحلیلی، در مقاله ای با عنوان «میکروالکترودهای شبکه ای نانولوله ی کربنی تک جداره» منتشر شده است.

برگرفته از اطلاعات فراهم شده توسط دانشگاه وارویک.

مسیرهای هادی در سیستم های حسگر باید به دقت سیم کشی شوند. هم اینک، محققین به جای استفاده از سیم های رابط مزاحم، مسیرهای هادی را چاپ می کنند. اتصالاتی که بدین شکل تولید می شوند نازک تر اند و حسگر اندازه گیری های دقیق تری انجام می دهد.

اتومبیل های مدرن پر از حسگر هستند. مقدار هوای بهینه در قسمت مکش موتورهای احتراقی توسط حسگرهای جریان ترموالکتریکی تنظیم می شود. این حسگرها مقدار گاز یا مایعی را که در یک مسیر خاص جریان می یابد، اندازه گیری می کنند. دیگر کاربرد این گونه حسگرها در داروسازی است که در آن مقادیر بسیار کوچک داروها کنترل می شوند.

عملکرد صحیح این حسگرهای ترموالکتریکی وابسته به اتصال درست آنهاست. حسگرهای اندازه گیری -شامل یک ویفر سیلیکون و یک پوسته- در یک برد مدار چاپی جاسازی می شوند. بدین ترتیب جریان لازم می تواند بین اتصالات حسگر و برد مدار چاپی جاری شود و یک مسیر هادی ایجاد گردد.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از ساینس دیلی، محققین موسسه مهندسی ساخت و تولید و تحقیقات مواد کاربردی فرانهوفر (IFAM) در شهر برمن بر روی تکنیکی خاص کار می کنند. کریستین ورنر مدیر پروژه IFAM ابراز داشت: "تا به حال اتصالات، معمولاً توسط سیم رابط ها صورت می گرفت اما سیم رابط ها فضا اشغال می کنند و به رفتار جریانی گازها و مایعات آسیب می زنند که این می تواند بر اندازه گیری های دقیق اثر بگذارد." بدین ترتیب محققین تکنیک جدیدی را گسترش دادند: تکنیک INKtelligent printing. تفاوتی که این تکنیک دارد، این است که در این روش محققین مسیرهای هادی را به جای اینکه سیم کشی کنند، چاپ می کنند. این روش در حقیقت یک روش چاپ با تعلیق مایع و بدون تماس است.

ورنر ادامه داد: "این تعلیق شامل ذرات نانوی نقره در یک حلال خاص است. این ما را قادر می سازد تا مسیرهای هادی بسیار نازک چاپ کنیم." عملیات حرارتی بعدی، هدایت الکتریکی مسیرها را فعال می کند.

محققین، این مسیرهای هادی را با همکاری موسسه میکروسنسورها و سیستم ها (IMSAS) در برمن آزمایش کردند. روی هم رفته، مهندسین یکی از اصلی ترین مشکلات حسگرهای ترموالکتریکی را حل کرده اند. در مقایسه با سیم های رابط که در مجموع 1 تا 1.5 میلی متر ارتفاع دارند، مسیرهای هادی چاپی تنها 2 تا 3 میکرومتر ارتفاع دارند؛ به عبارتی تقریباً 500 برابر نازک تر از سیم های رابط هستند. این مسیرها، حسگرها را قادر می سازند که اندازه گیری های بسیار دقیق تری انجام دهند. محققین فرانهوفر، پلتفرم این فن آوری جدید را در نمایشگاه Sensor and Test نورنبرگ از 6 تا 8 می به نمایش گذاشتند.

دو تن از محققین کالج دارتموس نشان دادند که عنصر کرومیوم ویژگی های الکتریکی آهن رباها را به طرز شگفت آوری از خود به نمایش می گذارد. این یافته می تواند در حوزه ی نوظهور "اسپینترونیک" - که احتمالا روزی موجب ایجاد روش های جدید و پربازده تری در پردازش و ذخیره ی داده خواهد شد - مورد استفاده قرار گیرد.

الکترون ها علاوه بر بار الکتریکی شان، یک تکانه ی زاویه ای ذاتی دارند که اسپین نامیده می شود. در کارهای الکترونیکی، این بار الکترون است که در محاسبات و انتقال اطلاعات مورد استفاده قرار می گیرد. اما در اسپینترونیک، این اسپین الکترون است که به کار می رود.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از ساینس دیلی، یوآنگ آه سوح، محقق اصلی مقاله و استادیار فیزیک و نجوم در دارتموس، گفت: "پدیده ای که ما کشف کرده ایم احتمالا منجر به کاربردهای جدیدی از کرومیوم خواهد شد." این محقق خانم با همکاری راوی کومامورو، محقق اسبق فوق دکترای دارتموس و هم اکنون در دانشگاه ایلی نویز، بر روی ایت تحقیق کار کرده است.

وی در ادامه می افزاید، این تحقیق نشان می دهد که یک عنصر ساده و شناخته شده، کرومیوم، ویژگی های الکتریکی متفاوتی در حوزه ی گرمایشی و خنک سازی از خود نشان می دهد. این تفاوت ها بر بازترتیب درونی الکترون ها و اسپین آن ها تاثیر می گذارد.

در فرومغناطیس ها، اسپین الکترون ها با یکدیگر کنش و واکنش داشته و منجر به صف بندی آن ها می شود. اما در آنتی فرومغناطیس ها، کنش و واکنش ها بین اسپین الکترون های مجاور به گونه ای است که در تقابل با هم قرار می گیرند. محققین به مدت طولانی، ویژگی های الکتریکی فرومغناطیس ها و تاثیر اسپین الکترون ها را مورد بررسی قرار داده اند. به گفته ی سوح و کومامورو، توجه کمی به تاثیرات اسپین بر روی ویژگی های الکتریکی در آنتی فرومغناطیس ها شده است، که البته انجام این کار بسیار سخت تر است، و کرومیوم به عنوان یک عنصر ساده یک مورد ویژه در بین آنتی فرومغناطیس ها است.

سوح گفت: "آنتی فرومغناطیس ها در حوزه های بی شماری مورد استفاده قرار می گیرند: فیزیک، علم مواد، و شیمی، و به شکل فزاینده ای در تکنولوژی به کار می روند، به عنوان نمونه در هدهای ریزی که جهت خواندن داده از دیسک درایوهای کامپیوتری استفاده می شوند، یافت می شوند. تحقیق ما حوزه ی کاملا جدیدی از تاثیرات الکتریکی کنترل شده در آنتی فرومغناطیس ها را در مقیاس کمی بزرگ تر از کوانتوم می گشاید. یافته ها نشان می دهند که نه تنها فرومغناطیس ها می توانند در اسپینترونیک به کار روند، امکان اینکه آنتی فرومغناطیس ها نیز بتوانند جهت دستکاری و ذخیره ی اطلاعات استفاده شوند، وجود دارد."

این تحقیق، با عنوان "تاثیرات الکتریکی تدریج موج چگالی اسپین و دیوارهای دامنه ی مغناطیسی در کرومیوم"، در نسخه ی 17 آوریل مجله ی نیچر منتشر خواهد گشت.

تصویر نوری بزرگ نمایی شده که توسط نمایشگر گسیل میدانی نانوسیم های مسی ایجاد شده است. این کار در یک محفظه ی خلأ صورت گرفته است.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از ساینس دیلی، نانوسیم های مسی می توانند به عنوان اتصالات در ساخت دستگاه های الکترونیکی و همچنین گسیل کننده های الکترونی در نمایشگرهای تلویزیون مانند و دارای صفحه ی مسطح و خیلی باریک معروف به نمایشگرهای گسیل میدانی به کار برده شوند.

کوین کیم، استاد دانشکده ی مهندسی برق و کامپیوتر گفت: "ما این توانایی را داریم که تعداد زیادی نانوسیم های مسی مجزا با قطر و طول کنترل شده تولید کنیم. نانوسیم های مسی برای مجتمع سازی دستگاه های الکترونیکی مناسب هستند."

هیونگسو چوی، استاد تحقیق و پژوهش در آزمایشگاه فن آوری نانو و میکرو و همچنین استاد دانشکده ی مهندسی برق و کامپیوتر اظهار داشت: "نانوسیم های مسی روی صفحه های مختلفی از جمله شیشه، فلز و پلاستیک ساخته می شوند. این نانوسیم ها با رسوب سازی بخار شیمیایی از یک ماده ی اولیه ساخته می شوند. این فرایند ثبت شده، با پروتکل های پردازش سیلیکون کنونی سازگار است."

توضیحات پژوهشگران در مورد نانوسیم های مسی و روند ساختشان و اثبات اصول نمایشگر گسیل میدانی، در مقاله ی موجود در ژورنال ادونسد متریالز و همچنین در سایت آن منتشر شده است.

نانوسیم های مسی با قطرهای 70 تا 250 نانومتر، روی یک لایه ی سیلیکونی و در دماهای 200 تا 300 درجه ی سلسیوس ساخته می شوند و نیازی به کاتالیزور نیست. ابعاد نانوسیم های مسی توسط شرایط پردازش مانند لایه ها و دمای آن ها و زمان رسوب سازی و میزان تغذیه ی ماده ی اولیه کنترل می شود. نانوسیم های مسی ستونی و پنج جهته، منجر به نوک های تیز و پنج گوش می شوند که گسیل میدانی را آسان تر می کنند.

پژوهشگران ابتدا برای نشان دادن عملی بودن فرایند رشد نانوسیم ها در دمای پایین، مجموعه ای از نانوسیم ها را روی لایه ی سیلیکونی تولید کردند. سپس آن ها یک نمایشگر گسیل میدانی را با استفاده از دسته ای از نانوسیم ها ایجاد کردند.

در نمایشگر گسیل میدانی، الکترون های گسیل شده از نوک نانوسیم ها، به یک پوشش فسفری برخورد می کنند و تصویر ایجاد می کنند. از آن جا که پژوهشگران در نمایشگرشان، از مجموعه ای از نانوسیم ها برای هر پیکسل استفاده کردند، خراب شدن تعداد معدودی از نانوسیم ها، در روند نمایش دستگاه تأثیری نخواهد داشت.

کیم افزود: "ویژگی های گسیل نانوسیم های مسی در نمایشگر گسیل میدانی ما، خیلی خوب بودند. نتایج آزمایش های ما نشان می دهند که نانوسیم هایی که به صورت دسته می باشند، می توانند منجر به نمایشگرهای با دوام تر گسیل میدانی شوند." گفتنی است کوین کیم، در دانشکده های مختلفی از دانشگاه ایلی نویز عضو می باشد از جمله دانشکده ی مهندسی و علم مواد، دانشکده ی زیست-مهندسی، دانشکده ی پلاسما، پرتوشناسی و هسته ای، مؤسسه ی بک من، آزمایشگاه فن آوری نانو و میکرو، و مؤسسه ی زیست شناسی.

پژوهشگران علاوه بر کار کردن روی نمایشگرهای انعطاف پذیری که از نانوسیم های مسی تولید شده روی پلاستیک خم شدنی ساخته شده اند، روی نانوسیم های نقره ای نیز کار می کنند.

علاوه بر کیم و چوی، افرادی چون چنگ ووک کیم، دانشجوی فارغ التحصیل و سرپرست نویسندگان، ونهووا گو، دانشجوی فارغ التحصیل، مارثا بریسنو، فوق دکترای تحقیق و پژوهش و نهایتاً یان رابرتسون، استاد و رییس گروه مهندسی و علم مواد نیز در نگارش این مقاله همکاری داشتند.

دانشگاه ایلی نویز، پشتیبانی این پروژه را بر عهده گرفته است. توصیف ویژگی های نمونه ها، که قسمتی از آن توسط سازمان انرژی امریکا سرمایه گذاری شده، در مرکز میکروآنالیز مواد این دانشگاه به انجام رسید.

برگرفته از اطلاعات فراهم شده توسط دانشگاه ایلی نویز در شهر اوربانا-شمپین.

تصویر میکروسکوپی نیروی اتمی از یک مدار ساده با 17 ممریستور که به صورت خطوطی در یک ردیف قابل مشاهده هستند. در بالا و پایین هر ممریستور سیم هایی قرار دارند که آن را با مدار ارتباط می دهد. مقاومت هر کدام از این ممریستورها بستگی به مقدار باری دارد که از هر کدام از آن ها عبور کرده است. پهنای سیم ها 50 نانومتر یا حدود 150 اتم در کل پهنای سیم ها می باشد.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از ساینس دیلی، این پیشرفت علمی می تواند امکان توسعه ی سیستم های کامپیوتری را که دارای حافظه های غیر قابل فراموشی هستند میسر کند. همچنین می تواند منجر به توسعه ی سیستم های کامپیوتری شود که نیاز به بوت شدن ندارند، میزان مصرف برقشان به مراتب کم تر است و نحوه ی ارتباطشان با اطلاعات، شبیه مغز انسان است.

در مقاله ای که در ژورنال نیچر منتشر شد، چهار پژوهشگر مربوط به بخش اطلاعات آزمایشگاه های شرکت HP و آزمایشگاه سیستم های کوانتومی، به سرپرستی استنلی ویلیامز، یک مدل ریاضی و مثال فیزیکی از «ممریستور» را معرفی کردند. ویژگی منحصر به فرد این عنصر جدید، که نام آن ترکیبی از «مموری رزیستور» به معنی «مقاومت حافظه» می باشد، این است که پیشینه ی اطلاعات از قبل دریافت شده را در خود نگه می دارد.

لیون چوآ، عضو برجسته ی دانشکده ی مهندسی برق و علوم کامپیوتر دانشگاه کالیفرنیا در برکلی، 37 سال پیش نظریه ی خود را در این مورد مطرح کرده بود و عنصرش را نام گذاری کرده بود که همان زمان در یک مقاله ی دانشگاهی منتشر شد. چوآ عنوان کرد که ممریستور، بعد از خازن، مقاومت و سلف، چهارمین عنصر بنیادی مدارهای الکترونیکی به شمار می رود. وی همچنین معتقد بود که ممریستور ویژگی هایی دارد که ترکیب هر کدام از سه عنصر دیگر نمی تواند آن ها را داشته باشد.

ویلیامز به همراه گروهش، با تکیه بر تحقیقات ابتکارانه شان در نانوالکترونیک، جزو اولین افرادی هستند که وجود ممریستور را اثبات می کنند.

ویلیامز گفت: "یافتن چیزی جدید و پایه ای در یک زمینه ی به تکامل رسیده از مهندسی برق، آن هم در عصر حاضر، یک شگفتی بزرگ است که می تواند نتایج مهمی برای آینده ی علم کامپیوتر در پی داشته باشد. آزمایشگاه های شرکت HP با فراهم کردن یک مدل ریاضی برای ساختار فیزیکی ممریستور، این امکان را برای مهندسین به وجود آورده اند که بتوانند مدارهای مجتمعی را توسعه دهند که باعث بهبود کارایی و بازده انرژی کامپیوترهای شخصی و مراکز داده ها شوند."

یکی از کاربردهای این پژوهش می تواند توسعه ی نوع جدیدی از حافظه ی کامپیوتری باشد که ابتدا به صورت مکمل و سپس به عنوان جایگزینی برای حافظه ی با دستیابی تصادفی دینامیکی (DRAM) امروزی به کار رود. کامپیوترهایی که از DRAM های معمولی استفاده می کنند این کمبود را دارند که نمی توانند اطلاعات را در صورت قطعی برق نگه دارند. حال با جاری شدن جریان برق در این نوع کامپیوتر، نیاز به اجرای مرحله ی کند بوت شدن می باشد تا داده ها را از دیسک مغناطیسی ای که برای راه اندازی سیستم لازم است، بازیابی کند.

در مقابل، کامپیوتری که بر اساس حافظه ی ممریستور کار می کند، می تواند در صورت قطعی برق، اطلاعات را حفظ کند و نیازی هم به بوت شدن ندارد. در نتیجه هم در مصرف برق و هم در زمان صرفه جویی می شود.

کاربرد متداول مذکور نقش مهمی را به عنوان «محاسبات انبوه» بازی می کند. محاسبات انبوه، زیر ساختی از فن آوری اطلاعات را که متشکل از صدها هزار سرور و سیستم های ذخیره هستند، می طلبد. حافظه و سیستم های ذخیره ای که امروزه به عنوان زیرساخت های محاسبات انبوه از آن ها استفاده می شود، توان قابل ملاحظه ای برای ذخیره، بازیابی و حفظ اطلاعات میلیون ها کابر وب در سرتاسر جهان نیاز دارد.

حافظه هایی که بر اساس ممریستور کار می کنند این توانایی را دارند که مصرف برق را کاهش دهند و در صورت بروز قطعی برق، قابلیت اطمینان بالا و همچنین حالت برگشت پذیری را برای یک مرکز داده فراهم کنند.

از دیگر کاربردهای فن آوری ممریستور می توان به توسعه ی سیستم های کامپیوتری اشاره کرد که نحوه ی ارتباطشان با حوادث و وقایع، شبیه الگوهای مغز انسان است. نتیجه ی این کاربرد می تواند منجر به پیشرفت فن آوری تشخیص چهره ی امروزی شود. همچنین می تواند به دستگاه های امنیتی و محرمانه که مجموعه ای از ویژگی های بیومتریک یک فرد خاص را تشخیص می دهد، این توانایی را بدهد که به اطلاعات شخصی دست پیدا کنند و یا یک وسیله را قادر سازد که یاد گیریش بر اساس تجربه باشد.

ویلیامز مدیر بخش اطلاعات آزمایشگاه های شرکت HP و آزمایشگاه سیستم های کوانتومی می باشد. وظیفه ی این آزمایشگاه ها، تبدیل پیشرفت های بنیادی در زمینه های ریاضیات و علوم طبیعی (شامل فیزیک، شیمی، نجوم و ...) به فن آوری هایی که برای شرکت HP مفید هستند، می باشد. طی 12 سال گذشته، ویلیامز و گروهش پژوهش های علمی اولیه خود را در زمینه ی اطلاعات و محاسبات انجام داه اند به طوری که منجر به یک سری پیشرفت های اساسی در نانوالکترونیک و نانوفوتونیک شده است.

برگرفته از اطلاعات گردآوری شده توسط آزمایشگاه های HP.

گرافین، رقیب اصلی سیلیکون، گامی دیگر در جهت جایگزین شدن به عنوان پایه ای برای محاسبات به جلو برداشته است.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از نیو ساینتیست، ترانزیستورهای با ضخامت یک اتم و پهنای ده اتم توسط پژوهشگران بریتانیایی ساخته شده اند. عده ای پیش بینی کرده بودند که ترانزیستورهای مذکور که از مشتقات گرافین بودند روزی جای سیلیکون را به عنوان پایه ی محاسبات آینده بگیرد.

به مدت چهل سال، یک قانون کلی به نام قانون مور بر محاسبات حکمفرما بوده است. این قانون پیش بینی می کند که تقریباً هر دو سال، تعداد ترانزیستورهای مورد استفاده روی تراشه ها دو برابر خواهد شد.

با این وجود، سیلیکون که تا به حال پا به پای قانون مور آمده است، در ابعاد زیر ده نانومتر ساختارهای پایداری ندارد. جدیدترین تراشه های امروز تنها چهل و پنج نانومتر ابعاد دارند. بنابراین وجود جایگزینی برای سیلیکون احساس می شود.

گرافین ماده ای است که از ورقه های مسطح کربن ساخته می شود و آرایش آن مثل لانه ی زنبور می باشد. این ماده در حال حاضر اصلی ترین رقیب سیلیکون به شمار می رود. به تازگی، تیمی در دانشگاه منچستر از گرافین برای ساخت کوچک ترین ترانزیستورهای جهان استفاده کرده اند. ترانزیستورهایی که ابعادشان تنها یک نانومتر می باشد و متشکل از حلقه های کربنی اندکی است.

ترانزیستورهای گرافینی قبلی خیلی بزرگ تر بودند. ابعاد آن ها ده نانومتر بود.

ابعاد کوچک

کوستیا نووسلف که به همراه همکارش اندری گیم توانستند در سال 2004 گرافین را کشف کنند، گفت: "یک سؤال بزرگ این بوده است که از چه ماده ای برای ساخت ترانزیستورهای کوچک تر استفاده شود. در حال حاضر ترانزیستور گرافینی یکی از کوچک ترین ترانزیستورهاست."

پیوندهای کربن - کربن گرافین جزء قوی ترین پیوندها در طبیعت است. مطابق شکل، ساختار گرافین که شبیه لانه ی زنبور است به الکترون ها اجازه می دهد که با سرعت زیادی حرکت کنند.

هنوز ساخت ترانزیستورهای گرافینی دشوار هستند. گرافین، معمولاً آن رسانایی قابل کنترل که ترانزیستورها نیاز دارند تا جریان الکتریکی را کنترل کنند، ندارد.

نووسلف و همکارانش دریافتند که «نقطه های کوانتومی» کوچک مشتق شده از گرافین می توانند خاصیت فوق الذکر را در بر داشته باشند. این نقطه های کوانتومی که ابعادشان تنها چند نانومتر می باشد به خاطر اثرات کوانتومی، الکترون ها را به دام می اندازد. به همین دلیل، استفاده از نقطه های کوانتومی در چنین ابعادی، دارای مزیت و برتری است.

ترانزیستور ریز

اعمال یک میدان مغناطیسی به کوچک ترین نقطه های کوانتومی، اجازه ی عبور دوباره ی جریان را می دهد و یک ترانزیستور قابل کنترل را می سازد. کوچک ترین نقطه های کوانتومی که مانند ترانزیستورها کار می کنند، تنها پنج حلقه ی کربنی دارند یعنی شامل حدود ده اتم یا یک نانومتر پهنا می باشند.

به گفته ی نووسلف، انواع دیگر ترانزیستورهای آزمایشی در محدوده ی این ابعاد وجود دارند که معمولاً آن ها را باید با گاز مایع بسیار سرد کرد. ابزارهای گرافینی جدید در دمای اتاق کار می کنند.

نووسلف افزود: "این ترانزیستورهای آزمایشی معمولاً با درست کردن یک اتم در یک لحظه از زمان، یا اتصال مولکول های تنها به یکدیگر، ساخته می شوند. این روش ها پیچیده و غیر عملی می باشند."

در مقابل، ترانزیستورهای گرافینی با همان روشی که ابزارهای سیلیکونی ساخته می شوند، ساخته شدند. این ترازیستورها از قطعات بزرگ تر گرافین مشتق شده اند. نووسلف می گوید: "این یک مزیت بزرگ آن هاست."

نتایج شگفت انگیز

انتونیو کاسترو نتو از دانشگاه بوستون امریکا می گوید: "شگفت انگیزترین نتیجه برای من این است که آن ها قادرند به نقطه های کوانتومی به کوچکی یک نانومتر تبدیل شوند. این واقعاً باعث تحیر است. اگر شما تلاش کنید تا ابعاد هر ساختار دیگری را کاهش دهید، قبل از این که به ابعاد کوچک تر دست پیدا کنید، ساختارش متلاشی می شود."

وی افزود: "من شکی ندارم که این ساختارها می توانند برای کاربردهای فنی استفاده شوند. انعطاف پذیری الکترونیکی و پایداری ساختاری ترانزیستورهای گرافینی که پایه ی پیشرفت دیوایس های امروزی هستند، در هیچ یک از سایر مواد روی زمین وجود ندارند. ولی هنوز ساخت ابزارهای گرافینی با ابعاد عملی به عنوان یک چالش باقی است."

ژورنال مرجع: ساینس

با واقعی تر شدن محاسبات کوانتومی که اساس کارشان فوتون ها می باشند، فیزیک دانان دانشگاه بریستول انگلستان، به ساخت اولین گیت های منطقی روی یک تراشه ی سیلیکونی که قادر به پردازش فوتون های تنها می باشند، دست پیدا کردند.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از ای ای تایمز، طبق اخبار منتشره از دانشگاه بریستول، پژوهشگران با سرپرستی پروفسور جرمی اوبراین، عمل کوچک سازی یک گیت نات کنترل شده ی نوری و کارامد را با موفقیت انجام دادند. گیت نات به عنوان جزء اصلی یک کامپیوتر کوانتومی به شمار می رود.

اوبراین گفت: "تراشه ی جدید که در آن از قطعات سیلیسی هادی امواج برای اندازه گیری حالت های جفت فوتون ها استفاده شده است، گامی مهم در جهت پیشبرد کامپیوترهای کوانتومی نوری آینده به شمار می رود. گفتنی است انواع قبلی گیت های منطقی چندین متر مربع فضا اشغال می کردند."

مارک اندرسون، کارشناس فن آوری، در خبرنامه ی تأثیرگذار خود،«سرویس اخبار استراتژیکی»، نوشت: "برای آنهایی که باور دارند محاسبات کوانتومی جهشی دیگر در پیشرفت دنیای محاسبات است و آن هایی که گیت منطقی را به عنوان یک جزء مهم تلقی می کنند، این یک گام مهم در پیشبرد دنیای محاسبات است."

با استفاده از خواص منحصر به فرد و اغلب عجیب و غریب ذرات خیلی کوچک تحت نظریه های مکانیک کوانتومی، کامپیوترهای کوانتومی بر این واقعیت مبتنی خواهند بود که فوتون ها و سایر ذرات خیلی ریز می توانند در آن واحد دو حالت داشته باشند. در حالی که فوتون های تنها می توانند به راحتی و خیلی سریع کنترل شوند، پژوهشگران چند سال کار کردند تا بتوانند آنها را وادار به فعل و انفعال با یکدیگر بکنند و این یک پیشرفت اساسی در به وجود آمدن گیت های منطقی عملی است.

البرتو پولیتی، دانشجوی فارغ التحصیل دانشگاه بریستول که تحت سرپرستی اوبراین فعالیت می کند، متذکر شد: "مدارهای نوری کوانتومی قبلی که بر روی اجزای نوری بزرگ ساخته شده اند و انتقال فوتون ها در آن از طریق هوا صورت می گیرد، آنها را از لحاظ ساخت و افزایش مقیاسشان دچار مشکل کرده است."

اوبراین افزود: "طی چند سال گذشته، «مرکز فوتونیک کوانتومی» برای حل این مشکلات، در حال کار کردن روی ساخت گیت های نات کنترل شده و سایر مدارهای کوانتومی مهم، روی یک تراشه بوده است."

برای این که ساخت دستگاه مذکور در ابعاد عملی میسر شود، پژوهشگران به یکی از مهم ترین پدیده های عجیب و غریب فیزیک کوانتوم بر روی تراشه نیز دست یافتند. این پدیده وقتی رخ می دهد که دو ذره در حالی که با هم در فعل و انفعال با یکدیگر هستند، حالت هر کدام از آنها به تنهایی غیر قابل تعریف است ولی حالت مجموع آنها قابل تعریف می باشد.

با این که تراشه ی نوری جدید نشان گر پیشرفتی مهم است ولی هنوز کامل و دقیق نیست. اوبراین در گفتگویی با سایت Physicsworld.com اظهار داشت که میزان خطای تراشه اش تقریباً نود درصد است. در آینده کار تحقیق و بررسی روی کم کردن درصد خطا انجام خواهد گرفت. همچنین روی روش هایی برای مجتمع کردن منابع و موج یاب های فوتون، بر روی تراشه کار خواهد شد.

پژوهشگران با استفاده از نازک ترین ماده ی جهان (گرافین)، کوچک ترین ترانزیستور جهان را ساختند. این ترانزیستور ضخامتی برابر با یک اتم و پهنایی برابر با ده اتم دارد.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از ساینس دیلی، بر اساس گزارشات مندرج در ژورنال ساینس، دکتر کوستیا نووسلف و پروفسور اندری گیم از دانشکده ی فیزیک و نجوم دانشگاه منچستر نشان می دهد که گرافین می تواند به مدارهای الکترونیکی ریزی تقسیم شود و ترانزیستورهای خاصی را با ابعادی در اندازه ی یک مولکول به همراه داشته باشند. به گفته ی پژوهشگران منچستر، هر چقدر ابعاد ترانزیستورهای این مدارهای الکترونیکی کوچک تر باشد، عملکرد آنها بهتر خواهد بود.

تولید کنندگان در دهه های اخیر، اجزای بیشتر و بیشتری را روی آی سی ها تعبیه کرده اند. بنابراین، تعداد ترانزیستورها و توان این آی سی ها طی هر دو سال تقریباً دو برابر شده اند. این امر به قانون مور معروف شده است.

طبق چشم انداز صنعت نیمه هادی، در حال حاضر سرعت اضافه کردن اجزای دیگر به مدارها به طور قابل ملاحظه ای در حال کاهش است و کوچک سازی در الکترونیک اساسی ترین چالش خود را در ده تا بیست سال آینده تجربه خواهد کرد.

مشکل اساسی در این است که استحکام موادی که ابعاد آنها کوچک تر از ده نانومتر باشد، ضعیف می باشد. تمام نیمه هادی ها از جمله سیلیکون، در این مقیاس، ابتدا اکسید سپس تجزیه می شوند و نهایتاً به طور غیر قابل کنترلی روی سطوح جابجا می شوند درست مانند قطرات ریز آب که روی یک سطح داغ جابجا می شوند.

چهار سال پیش، جیم و همکارانش گرافین را کشف کردند. گرافین اولین ماده ی شناخته شده ی با ضخامت یک اتم می باشد که می توان آنرا به صورت مجموعه ای از اتم ها که از گرافیت استخراج می شوند، در نظر گرفت. گرافین به سرعت به یکی از داغ ترین موضوعات علم فیزیک و مواد تبدیل شد.

هم اکنون تیم منچستر نشان داده است که می توان با تجزیه کردن یک کریستال گرافین، ترانزیستورهایی در مقیاس نانومتر تولید کرد. بر خلاف سایر مواد شناخته شده، گرافین بعد از تجزیه به ترانزیستورهایی در مقیاس یک نانومتر، باز پایدار و مستحکم و رسانا باقی می ماند.

ترانزیستورهای گرافین در ابعاد کوچک تر از ده نانومتر عملکرد خوبی از خود نشان می دهند. ابعاد کوچک تر از ده نانومتر یک نوع محدودیت کوچک سازی به شمار می رود به طوری که طبق پیش بینی ها فن آوری سیلیکون در این ابعاد با شکست مواجه خواهد شد.

نووسلف گفت: "قبلاً پژوهشگران از مولکول های بزرگ تری برای ترانزیستورهای خاص استفاده می کردند تا بتوانند نوع جدیدی از مدارهای الکترونیکی را تولید کنند. این کار، همانند اضافه کردن مقدار کمی شیمی به مهندسی کامپیوتر است. ولی الآن بر اساس همان ماده ی قبلی (گرافین)، مولکول های طراح به عنوان ترانزیستورها به معماری کامپیوتر طراح وصل می شوند و روش ساخت آنها درست مشابه روشی است که در حال حاضر در صنعت نیمه هادی از آن استفاده می کنند."

وی افزود: "فعلاً خیلی زود است که وعده ی ابرکامپیوترهای گرافین را بدهیم. ما در کارمان، برای تولید ترانزیستورهای کوچک مذکور به شانس و احتمال تکیه کردیم. متأسفانه در حال حاضر هیچ فن آوری وجود ندارد که مواد را دقیقاً به نانومتر برش دهد و این دقیقاً همان چالشی است که الکترونیک غیر سیلیکونی پیش روی خود دارد. حداقل ما اکنون ماده ای داریم که با این چالش روبروست."

باب وسترولت، استاد دانشگاه هاروارد اظهار داشت: "گرافین یک ماده ی جدید جالب با خواص غیر معمول است که برای نانوالکترونیک نوید بخش به شمار می رود. آینده بایستی خیلی جالب توجه باشد."

مقاله ای در زمینه ی گرافین، روز هفدهم آوریل در ژورنال ساینس منتشر شده است. همچنین همراه با آن، مقاله ی وسترولت با عنوان "نانوالکترونیک گرافین" (چشم اندازی به آینده ی گرافین)، به چاپ رسیده است.

برگرفته از اطلاعات گردآوری شده توسط دانشگاه منچستر.

نانو لوله های کربنی، به دلیل خواص مکانیکی، گرمایی، شیمیایی، نوری و الکتریکی شان، نوید بسیاری کاربردهای با فن آوری های بالا را می دهند.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از ساینس دیلی، پژوهشگران دانشگاه نورس وسترن امریکا از نانو لوله های فلزی برای ساختن لایه های نازکی که از لحاظ ظاهری شبیه شیشه های رنگی هستند و ویژگی هایی همچون نیمه شفاف بودن، رسانایی و انعطاف پذیری بالا دارند و در انواع و اقسام رنگ ها موجود می باشند، استفاده کرده اند. این نتایج، که به صورت آنلاین در ژورنال نانولترز منتشر شده، می تواند به تولید محصولاتی با فن آوری های پیشرفته مانند صفحه نمایشگرهای مسطح و یا سلول های خورشیدی، منجر شود.

خواص متنوع و بسیار خوب نانو لوله های کربنی، کاربردهای وسیعی را ایجاد کرده است. این کاربردها شامل ترانزیستورها، گیت های منطقی، اتصالات، لایه های رسانا، منابع گسیل میدان، گسیل کننده های مادون قرمز، بیوسنسورها، دستگاه های نانو مکانیکی، نیروهای تقویتی مکانیکی، عناصر ذخیره ی هیدروژن و پایه های کاتالیزی می باشند.

اخیراً در میان کاربردهای مذکور، لایه های رسانای شفاف که با استفاده از نانو لوله های کربنی ساخته می شوند، مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. رساناهای شفاف، موادی هستند که از نظر نوری شفاف و از نظر الکتریکی رسانا می باشند. این مواد معمولاً به عنوان الکترودهایی در صفحه نمایشگرهای مسطح، صفحه نمایش های لمسی، روشنایی حالت جامد و سلول های خورشیدی مورد استفاده قرار می گیرند. با افزایش تقاضا برای منابع دیگر انرژی و ساخت دستگاه هایی که از نظر انرژی بازده خوبی دارند، تقاضای جهانی برای لایه های رسانای شفاف نیز به سرعت در حال افزایش است.

در حال حاضر، مهم ترین ماده ی مورد استفاده برای کاربردهای رسانای شفاف، اکسید قلع ایندیم می باشد. کمیابی نسبی ایندیم از یک طرف و افزایش تقاضا از طرفی دیگر منجر به افزایش شدید هزینه ی ساخت این گونه لایه ها در پنج سال گذشته شده است. علاوه بر این موضوع اقتصادی، اکسید قلع ایندیم دارای قابلیت تنظیم نوری محدود و انعطاف پذیری مکانیکی ضعیفی می باشد. بنابراین استفاده از این ماده در کاربردهایی نظیر LED های آلی و دستگاه های فتوولتاییک آلی به خطر می افتد.

تیم نورس وسترن گام مهمی در معرفی یک رسانای شفاف دیگر برداشته است. پژوهشگران با استفاده از روشی موسوم به نیروی گریز از مرکز افت چگالی، نانو لوله های کربنی با خواص الکتریکی و نوری یکسانی تولید کرده اند. رسانایی لایه ها ی نازکی که از این نانو لوله های با خلوص بالا ساخته شده اند، ده برابر مواد نانو لوله های قبلی می باشد.

روش نیروی گریز از مرکز افت چگالی، نانو لوله های کربنی را بر اساس خواص نوری آنها تقسیم بندی می کند و ساختار لایه های رسانای نیمه شفاف با رنگ مشخصی را به وجود می آورد. لایه های ایجادشده ظاهری شبیه به شیشه های رنگی دارد. هرچند، بر خلاف شیشه های رنگی، این لایه های نازک نانو لوله های کربنی رسانایی الکتریکی بالا و انعطاف پذیری مکانیکی خوبی دارند. خاصیت انعطاف پذیری مکانیکی خوب این نانو لوله ها، یکی از مهم ترین محدودیت های اکسید قلع ایندیم در کاربردهای فتو ولتاییک و الکترونیک انعطاف پذیر را بر طرف می کند.

مارک هرسام، سرپرست تیم پژوهشی، استاد مهندسی و علم مواد در دانشگاه نورس وسترن، دانشکده ی مهندسی و علوم کاربردی و همچنین استاد شیمی در کالج علوم و هنر واینبرگ گفت: "رساناهای شفاف در جامعه ی امروزی همه جا حضور دارند. از مانیتور کامپیوترها گرفته تا صفحه نمایش تلفن های همراه و تلویزیون های دارای صفحه نمایش تخت. لایه های نازک نانو لوله های کربنی که خلوص بالایی دارند، نه تنها موجب پیشرفت هایی در زمینه ی کاربردهای رایج می شود، بلکه موجب پیشرفت فن آوری های مریی مانند LED های آلی و دستگاه های فتوولتاییک آلی نیز می شود. انتظار می رود در آینده ی قابل پیش بینی، فن آوری های مربوط به بازده انرژی و منابع انرژی ثانویه از اهمیت در حال افزایشی برخوردار باشند."

علاوه بر هرسام، الکساندر گرین نویسنده ی دیگر مقاله شان در ژورنال نانولترز می باشد. وی فارغ التحصیل مهندسی و علم مواد دانشگاه نورس وسترن می باشد.

برگرفته از اطلاعات فراهم شده توسط دانشگاه نورس وسترن.

محققان در دانشگاه بوستون وMIT با بهره گیری از فن آوری نانو موفق شدند تا افزایش قابل توجهی در کارائی اثر ترموالکتریکی ایجاد کنند، دستاوردی که راه را برای نسل بعدی تولیدات - از نیمه رساناها و دستگاه های تهویه مطبوع گرفته تا سیستم اگزوز ماشین و فن آوری انرژی خورشیدی - هموار می کند. بدین ترتیب تولیدات می توانند به صورت پاک تری کار کنند.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از ساینس دیلی، رویکرد کم هزینه این گروه، که جزئیات آن در ژورنال Science به چاپ رسیده است، ساختن آلیاژهای کوچکی با ساختار نانو می باشد که می توان از آن به عنوان ریز خنک کننده و ژنراتور استفاده کرد. محققان این طرح اظهار داشته اند، علاوه بر هزینه بسیار کم طرحشان، این روش به زودی منجر به کاربردهای عملی و پیشرفت هایی درتولید تجهیزات خواهد شد که انرژی کمی مصرف می کنند و یا انرژی خود را حفظ می کنند که درغیر این صورت این انرژی از دست می رفت.

یافته ها نشان می دهد که اثر ترموالکتریکی قابل مهار شدن است. این پدیده از زمان کشف آن در اوایل قرن نوزده میلادی، هم نظر دانشمندان را به خود جلب کرده و هم آنان را از ادامه کار ناامید کرده است. این پدیده به مواد مشخصی اشاره دارد که توانایی تبدیل گرما را به الکتریسیته و بالعکس دارند. اما موانعی بر سر راه استفاده درست از این پدیده وجود دارد: بسیاری از موادی که الکتریسیته را هدایت می کنند قادر به هدایت گرما نیز هستند، بنابراین دمای آنها به سرعت تعدیل می شود. برای بهبود راندمان، دانشمندان به دنبال موادی بودند که قادر به هدایت الکتریسیته باشند اما میزان هدایت گرما در آنها به همان اندازه نباشد.

دانشمندان در دانشگاه بوستون و MIT با بهره گیری از فن آوری نانو، بهبود قابل ملاحظه ای در راندمان اثر ترموالکتریکی در آلیاژ تلوراید آنتیموان بیسموت ایجاد کرده اند - آلیاژ نیمه رسانایی که معمولا از سال 1950 در محصولات تجاری مورد استفاده قرار می گیرد. بویژه، این گروه افزایش 40 درصدی را در میزان ارزش - اصطلاحی که دانشمندان جهت اندازه گیری کارائی نسبی مواد به کار می برند - این آلیاژ مشاهده کرده اند.

این پروژه به عنوان اولین مورد موفقیت آمیز در طول نیم قرن بوده که موادی با قیمت کاملا مناسب را که بین دمای اتاق تا دمای 250 درجه سلسیوس کار می کنند، به نمایش می گذارد. این موفقیت از دو خصوصیت مهم که یکی هزینه کم و دیگری سازگاری مواد به کار رفته با محیط زیست می باشد، بهره برده است. به گونه ای که می توان در زمانی کم آن را وارد فرآیند تولید کرد که منجر به سرمایش قوی تر و تولید انرژی به صرفه تر می󄙇شود.

ژیفنگ رن، فیزیکدان دانشگاه بوستون و یکی از سرپرستان پروژه، می گوید: "با استفاده از فناوری نانو، راهی یافته ایم تا مواد قدیمی را با تجزیه کردن این مواد و ساخت دوباره آنها در قالب ساختارهایی در مقیاس نانو به شکل انبوه، بهبود بخشیم. این پروژه بسیار کم هزینه می باشد و می تواند برای تولیدات انبوه، مورد استفاده قرار گیرد. این مورد می تواند به عنوان فرصتی برای بهبود راندمان اثر ترموالکتریکی مواد تلقی شود، در حالی که از لحاظ هزینه به صرفه می باشد. "

گانگ چن، استاد مهندسی مکانیک دانشگاه MIT و دیگر سرپرست پروژه، می گوید: "این مواد ترموالکتریکی پیش از این در بسیاری از موارد استفاده می شدند، اما این ماده ی بهتر تاثیر بیشتری خواهد داشت."

ترموالکتریک، ذاتاً، یکی از موضوعات بسیار جذاب در فیزیک است. به عنوان مثال، گرم کردن یکی از نقاط انتهایی یک سیم، باعث می شود تا الکترون ها به سمت نقطه ای از سیم که گرمای کمتری دارد حرکت کنند و تولید جریان الکتریکی نمایند. و بالعکس عبور جریان از همان سیم باعث می شود تا گرما از ناحیه گرمتر به ناحیه ای با گرمای کمتر هدایت شود. فونون ها، حالتی کوانتومی از نوسانات، نقشی کلیدی را بازی می کنند چرا که فونونها وسیله ی اصلی برای هدایت گرما در مواد جامد عایق می باشند.

تلوراید آنتیموان بیسموت ماده ای است که به طور معمول در محصولات ترموالکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد که دانشمندان آن را در یک غبار نانواسکپیک فشرده کرده و سپس آن را به شکل انبوه در می آورند. وجود دانه ها و بی قاعدگی ها در آلیاژ تجدید ساخت شده، به طور ناگهانی محدوده حرکت فونون ها را کاهش می دهد و اثر ترموالکتریکی را منتقل می کند به طوری که جریان گرمایی را مسدود کرده در حالی که اجازه عبور جریان الکتریکی را می دهد.

مواد ترموالکتریکی توسط ناسا برای تولید انرژی در فضاپیماهایی که دوربرد هستند مورد استفاده قرار گرفته است. این مواد همچنین توسط تولید کننده های صندلی ماشین برای خنک سازی راننده ها در تابستان مورد کاربرد بوده است. صنعت اتومبیل سازی با بهره گیری از آزمایش􈂁هایی در پی استفاده از مواد ترموالکتریکی برای تبدیل گرمای تلف شده در سیستم اگزوز ماشین هستند تا این گرمای تلف شده را به جریان الکتریکی تبدیل کنند تا در تغذیه ی الکتریکی ماشین کمک نماید.

این پژوهش در بیستم مارس 2008 به صورت آنلاین در ژورنال Sceince منتشر شده است. این پروژه توسط دپارتمان انرژی و بنیاد ملی علوم مورد حمایت واقع شده است.

مشاهده ی فشردگی نور توسط دانشمندان
یک تیم پژوهشگر از CEA و دانشگاه de Technologie de Troyes وابسته به CNRS، با میکروسکوپ پلاسمون های روی سطح هادی ها را که 30 نانومتر طول دارند، مشاهده کردند. کاربرد این پلاسمون ها(سیگنال هایی که در مرز بین الکترونیک و اپتیک قرار دارند) در این مقیاس، موضوعی مهم برای کوچک سازی مدارهای الکترونیکی دارد می شود.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران(الکترونیوز) و به نقل از ساینس دیلی، این اولین باری است که تصاویر با چنین وضوح بالایی برای این پدیده ها، که طی 10 سال گذشته یا بیشتر روی آنها مطالعه شده است، بدست آمده است. این خبر موضوع یک مقاله را تشکیل می داد که در 12 مارس 2008 و طی عنوان خبرهای نانو منتشر شد.

تلاش های فنی مستمری در الکترونیک در حال انجام است تا مدارهای کوچک تر و کوچک تری ساخته شوند که قادر به پردازش اطلاعات در فرکانس های بالاتر و بالاتر باشند. اگرچه دستگاه های الکترونیکی دارند فشرده تر و پیچیده تر می شوند(مانند ریزپردازنده های کامپیوتر)، ولی هنوز فرکانس های کار آنها در حد گیگا هرتز می باشند. فرکانس های نوری یک میلیون برابر بزرگتر از فرکانس های رایج هستند(یعنی در حد 10 به توان 15 می باشند) ولی محدودیت های فضایی مربوط به طول موج نور که حول و حوش یک میکرون می باشد، مانع از کوچک سازی بیشتر طول موج نور می شود.

برای کاهش بیشتر طول موج نور و فشرده کردن نور(که قبلاً این کار انجام گرفته)، یک راه این است که سیگنال نور را به یک پلاسمون تبدیل کرد. پلاسمون پدیده ای است که تمام ویژگی های یک موج نور را دارد به جز اینکه داخل دیواره های هادی فلزی محبوس می ماند. وقتی که ضخامت یک جسم فلزی تا 30 نانومتر کاهش یابد، پلاسمون حالتی ایجاد می کند که اصطلاحاً «مد آهسته» نام دارد. مد آهسته این ویژگی را دارد که با داشتن طول موجی کمتر از طول موج نور، حول و حوش فرکانس موج نور نوسان می کند.

پژوهشگران به مد آهسته ی پلاسمون تمایل دارند زیرا مقیاس آن حول و حوش همان 30 نانومتر است و بنابراین محدودیت های کوچک سازی در الکترونیک به زودی از میان برداشته خواهد شد.

اگرچه اصول این کار قبلاً مشخص شده بود ولی مشاهده ی آنها از راه آزمایش صورت نگرفته بود. وقتی یک پلاسمون که توسط نور تهییج شده در طول هادی پخش می شود، نتایج ثانویه ی مختلفی پدیدار می شوند که شامل گسیل الکترون ها می شود. پژوهشگران برای بدست آوردن این تصاویر از میکروسکوپ PEEM (Photo Emission Electron Microscopy) استفاده کردند.

اولین تصویر، گسیل الکترون از یک سیم طلایی را نشان می دهد. مدولاسیون های شدت پرتو الکترونی در یک لوله ی پرتو کاتدی (intensity modulations) از تداخل بین پلاسمون آهسته و موج نور تحریک نتیجه می شود.

تصویری که با وضوح خیلی بالایی بدست آمده نشان می دهد که مد تحریک پلاسمون آهسته در میله ای با طول 100 نانومتر، توسط نوری با طول موج 807 نانومتر به وجود می آید. این طول موج در مقایسه با طول موج نور (که بین 250 تا 300 نانومتر است) ممکن است تا سه برابر فشرده شده باشد.

با تبدیل اطلاعات از یک سیگنال نوری به یک پلاسمون آهسته, برای ساختارهای نزدیک به 30 نانومتر می توان چنین تصور کرد که فرکانس های نوری بالا را بتوان با ابعاد کلاسیک الکترونیک سیلیکونی تطبیق داد.

برگرفته از اطلاعات گردآوری شده توسط Centre National De La Recherche Scientifique.

جان تی سه، مسئول تحقیقات دانشگاه ساسکاچوان کانادا به همراه همکارانش در آلمان، خانواده جدیدی از ابر رسانا ها را شناسایی کرده اند - پژوهشی که می تواند به طراحی بهتری از مواد ابر رسانا برای کابردهای متنوع و گسترده در صنعت منجر شود.

در مقاله ای که در ژورنال Science منتشر شد، این تیم اولین اثبات آزمایشی خود را ارائه داد مبنی بر اینکه خاصیت ابر رسانایی می تواند در ترکیبات هیدروژن با عنوان مولکول های هیدریدی اتفاق بیفتد.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از ساینس دیلی، تی سه گفت: "می توانیم نشان دهیم چنانچه شما هیدروژن را در یک ترکیب مولکولی قرار دهید و فشار بالایی هم به آن اعمال کنید، می توانید ابر رسانایی را ایجاد کنید. اعتبار این فرضیه و فهمیدن مکانیزم این عمل، قدم های ابتدایی برای طراحی مواد ابر رسانای بهتر می باشد . "

ابر رساناها، بدون هیچ گونه تلفات گرمایی و اصطکاک قادر به هدایت الکتریسیته هستند. جریان الکتریکی، می تواند در یک حلقه از سیم های ابر رسانا جاری شود، بدون اینکه نیازی به منبع انرژی داشته باشد. به عنوان مثالی از وجود مواد ابر رسانا، می توان به آهنرباهایی که در ماشینهای MRI وجود دارند و همچنین آهنرباهایی که بدون هیچ گونه اصطکاک و یا تلفات انرژی به صورت گرما، قادر به شناور کردن قطارهای پر سرعت در بالای ریل ها هستند.

میخائیل ارمتز، یکی از اعضای تیم و عضو موسسه ماکس پلانک آلمان، کارهای آزمایشگاهی را در شناسایی ابر رسانایی در ترکیب هیدروژن سیلان انجام داد. در حالی که تی سه و دانشجوی فارغ التحصیلش یان سون یائو مشغول به انجام کارهای تئوریک برای رسیدن به مکانیزم موجود و شناسایی ساختار شیمیایی موجود بودند.

بسیاری از مواد ابر رسانای تجاری، می باید در دمای پایین عمل کنند که این خود نیاز به تجهیزات پر هزینه خنک کننده دارد.

تی سه ابراز کرد :" پژوهش ما در این زمینه با هدف بهبود دمای بحرانی برای ابر رسانایی است تا ابر رساناهای جدید بتوانند بدون حضور سرد کننده ها در دماهای بالاتری به کار گرفته شوند. "

زمان زیادی است که این فرضیه مورد قبول بوده است که هیدروژن به عنوان ساده ترین عنصر در طبیعت، چنانچه به صورت یک جامد بسیار متراکم و غلیظ فشرده شود قابلیت هدایت الکتریکی را بدون هیچ گونه اصطکاک و تلفات گرمایی دارد (رفتار ابر رسانایی). بنابراین بسیاری از دانشمندان در تلاش برای رسیدن به هیدروژن خالص هستند. درحالی که قادر به دستیابی به میزان چگالی هیدروژن مور دنیاز برای ابر رسانایی نیستند.

به جای استفاده از هیدروژن خالص، تیم کانادایی - آلمانی، از نظریه سابق پروفسور نیل اشکرافت از دانشگاه کرنل بهره برده اند تا موکلولهای هیدرید را فشرده کنند. آنها قادر به رسیدن به غلظت مورد نیاز در فشاری کمتر از میزان مورد نیاز در هیدروژن خالص هستند.

در پژوهش مربوطه، تیم تی سه، از سینکروترون (دستگاه‌ تقويت‌ وتسريع‌ ذرات‌ بار دار الكتروني‌) مربوط به Canadian Light Source، برای مطالعه ساختارهای فشار بالای موجود در دیگر سیستم های هیدریدی بر روی ابر رسانایی بالقوه و کاربرد آنها در ذخیره سازی هیدروژن برای سلولهای سوختی استفاده می کنند.

دانشمندان شکل جديدي از مدارات مجتمع سيليکوني را توسعه داده اند که مي توانند به دور اشکال پيچيده اي نظير کره، اعضاء بدن و بال هاي هواپيما پوشانده شوند، و در حين کشش، فشار، خمش و ساير تغيير شکل هاي مکانيکي بدون نقصان در عملکرد الکتريکي، کار کنند.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از ساینس دیلی، پروفسور جان راجرز، موسس مهندسي و علم مواد در دانشگاه ايلينويز، ابراز داشت: "تصور آن که سيليکون، به خاطر شکننده بودن ذاتي خود نمي تواند در اين چنين كاربردهايي به كاررفته باشد، ديگر وجود ندارد. با طرح هاي دقيق بهينه شده مکانيکي و آرايش هاي ساختاري، مي توانيم از سيليکون در مدارات مجتمعي به طور کاملا خمشي و کششي استفاده نماييم". راجرز نويسنده مقالاتي است که در مجلات علمي پذيرفته شده و در وب سايت Science Express منتشر گرديده است.

راهبرد هاي جديد طراحي و ساخت را مي توان در توليد سيستم هاي نظارتي بر سلامت فردي و درمان شناسي، و يا در سيستم هاي پوششي قطعات مکانيکي نظير بال و بدنه هواپيما براي مشاهده خواص ساختاري به کار گرفت.

در دسامبر سال 2005 ، راجرز و گروه تحقيقاتي وي در.U. of I، پيشرفتي از شکل تک کريستالي قابل کشش سيليکون در يک بعد در اندازه ميکرون را گزارش کردند که هندسه اي موجي شکل داشت. آن ساختار، کشش معکوس را در يک جهت بدون تغيير قابل توجه در خواص الکتريکي را ممکن مي ساخت، ولي اين امر تنها در سطح عناصر و تجهيزاتي با ماده منفرد امکان پذير بود.

حال راجرز و همکاران وي در.U. of I، دانشگاه نورث وسترن، و موسسه High Performance Computing در سنگاپور، تعميم از اين مفهوم موجي را در دو بعد و سطحي پيشرفته تر براي نيل به سيستم هاي مدارات مجتمع کاملا کاربردي ارائه داده اند.

راجرز که محقق موسسه بکمن و آزمايشگاه تحقيقاتي مواد در دانشگاه فردريک سيتز نيز مي باشد مي گويد: "ما از حد مواد مجزا و دستگاه هاي منفرد فراتر رفته ايم تا مدارات مجتمع را براي استفاده در سيستم هايي با سطح دلخواهي از پيچيدگي به کار گيريم. مفهوم موجي هم اکنون با طرح هاي بهينه شده مکانيکي و مجوعه اي متنوع از مواد به هم مي پيوندد و اينها همگي در سيستم هايي که از نظر فضايي ضخامت متغير دارند و داراي مواد مختلف هستند جمع بسته شده اند. رويه کمانش کلي شکل هاي موجي ايجاد مي کند که از مکاني به مکان ديگر روي مدارات مجتمع به طور پيچيده ولي قابل پيش بيني از نقطه نظر تئوري تغيير مي کند. کسب درجه ي بالايي از انعطاف پذيري و يا خمش پذيري مکانيکي، براي تقويت اشکال موجي مهم است. هرچه مدارات تحت خمش مقاوم تر باشند، راحت تر اشکال موجي را مي پذيرند و اين امر قابليت کشيدگي کلي را ممکن مي سازد. براي اين هدف، ما از صفحات مداري فوق نازک استفاده مي کنيم تا بيشتر مواد شکستني را در يک صفحه بي اثر جاي دهيم که اين کار ميزان معرض آن ها در مقابل کرنش هاي مکانيکي را کاهش مي دهد."

براى ايجاد مدارهاى مجتمع كاملاً كششي، محققين با بكار بردن يك لايه فدا شونده پليمر روي زير لايه صلب حامل شروع مى كنند. بر روي لايه فدا شونده، پوششي بسيار نازک از پلاستيک قرار مي دهند که از مدارهاى مجتمع حفاظت نمايد. اجزاء مدار سپس با استفاده از فنون سنتي براي ساخت قطعه صفحه اي ايجاد مي شوند تا آرايه هاي غير رشته اي کريستال هاي منفرد نيمه هادي سيليکون را در يک رديف هم تراز کنند. ضخامت مجموع عناصر مدار و پوشش پلاستيکي حدود 50 بار از قطر تار موي انسان کوچک تر است.

سپس لايه فدا شونده پليمر، جدا شده و پوشش پلاستيکي و مدارات مجتمع به تکه اي از لاستيک سيليکوني از پيش کرنش دار شده متصل مي گردند. در انتها اين کرنش آزاد مي شود و از آنجايي که لاستيک به شکل اوليه خود باز مي گردد، تنش هايي فشرده را به صفحه مدار اعمال مي نمايد. اين تنش ها به طور خود به خود الگويي پيچيده از کمانش را منجر مي شوند، تا هندسه اي ايجاد گردد که خمش يا کشش مدارات را در راستا هاي مختلف ممکن سازد و تنوعي از شکل هاي پيچيده را مطابق سازد و يا تغيير شکل هاي مکانيکي حين استفاده را همساز نمايد.

محققين مدارهاي مجتمعي شامل ترانزيستور ها، اوسيلاتور ها (نوسان کننده ها)، گيتهاي منطقي و آمپلي فاير (تقويت کننده) ها را ساختند. مدار ها نهايت ميزان خمش و کشش پذيري را از خود نشان دادند و خواص الکترونيکي آن ها با خواص مدارات ساخته شده با ويفرهاي سيليکوني سنتي قابل قياس بود.

راهبرد هاي طراحي و ساخت جديد نماينگر طرق عمومي و فزاينده جهت توليد ابزار الکترونيکي قابل خمش و کشش با عملکرد بالاست که مي توان آنها را با مواد الکترونيکي معدني که ترد و شکننده هستند در آميخت و استفاده از آنها را خاتمه داد.

راجرز مي گويد: ما فضايي با طرحي مهندسي براي الکترونيک و اپتو الکترونيک گشوده ايم که به خوبي فراتر از ساختار هاي خطي در ويفرهاي نيمه هادي رفته است.

در یک نانو لوله ی کربنی، الکترون ها می توانند به طور ساعتگرد یا پادساعتگرد حول لوله بچرخند. ظاهراً به نظر می رسد که ویژگی حرکت اسپینی الکترون(چرخش به دور خود) نیز خاصیتی مشابه داشته باشد ولی طی پژوهشی که فیزیک دانان دانشگاه کرنل انجام دادند معلوم شد که این طور نیست.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران(الکترونیوز) و به نقل از فیزورگ، طبق پژوهش انجام گرفته، پژوهشگران که امیدوار بودند از نانو لوله های کربنی برای محاسبات کوانتومی استفاده کنند احتمالاً بایستی روش های خود را عوض کنند. گفتنی است برای انجام محاسبات کوانتومی با استفاده از نانو لوله های کربنی، اسپین یک اتم نشانگر یک بیت داده می باشد.

فیزیک دانان دانشگاه کرنل دریافتند که اسپین یک الکترون در یک نانو لوله کربنی تزویج می شود یعنی با مدار چرخش الکترون اثر متقابلی دارند. این یافته به این معنی است که پژوهشگران مجبور خواهند بود روش بازخوانی اسپین یا تغییر اسپین را تغییر دهند ولی این یافته، روشی جدید ارائه می دهد که با کنترل مدار چرخش الکترون، اسپین هم قابل کنترل خواهد بود.

این پژوهش در 27 مارس در ژورنال نیچر، توسط اساتید فیزیک دانشگاه کرنل به نام های پل مک یوئن و دنیل رلف و پژوهشگران اسبق این دانشگاه به نام های شهل ایلانی که هم اکنون در مؤسسه ی علوم وایمن اسرائیل فعالیت می کند، و فردیناند کوئیمیث که هم اکنون در دانشگاه هاروارد حضور دارد، گزارش شده است.
نانو لوله های کربنی، استوانه های خیلی ریزی هستند که سطوح جانبی آنها از اتم های کربن ساخته می شود که نهایتاً شکلی شبیه به آرایش شش ضلعی های به هم وصل شده را که تقریباً شبیه یک شبکه ی سیمی لوله شده می باشد، به وجود می آورند. به جای چرخش الکترون های تنها حول هسته ی یک اتم، اتم های آزاد یک نانو لوله پیرامون محیط دایروی لوله می چرخند. در ضمن، اسپین الکترونی که می چرخد می تواند دو جهت داشته باشد. تاکنون فیزیک دانان اعتقاد داشتند که چهار حالت ممکن برای یک الکترون، همگی با یکدیگر هم ارزند. این چهار حالت از ترکیب دو حالت برای اسپین(در جهت های بالا و پایین) و دو حالت برای جهت چرخش الکترون ها(ساعتگرد و پادساعتگرد) حاصل می شود. پژوهشگران برای امتحان این ادعا، با استفاده از «تسهیلات علم و فن آوری نانو مقیاس دانشگاه کرنل(CNF)»، یک دستگاه ریزی ساختند که شامل یک نانو لوله ی کربنی است با قطر 5 نانومتر و طول 500 نانومتر که بین دو الکترود قرار دارد و این لوله بالای یک ساختار سیلیکونی قرار دارد تا بتواند بارهای الکتریکی مختلفی به لوله تحویل دهد. طراحی این دستگاه امکان ساخت نقطه های کوانتومی را میسر کرد. نقطه های کوانتومی متشکل از تعدادی الکترون است که در طول مسیر به یک الکترون کاهش می یابد.

پژوهشگران با اعمال یک میدان مغناطیسی در طول محور لوله و اندازه گیری جریان گذرنده توانستند سطوح انرژی الکترون ها را در چهار حالت ممکن که از ترکیب اسپین و مدار چرخش به وجود می آمد، مشخص کنند. آنها دریافتند که با تغییر جهت چرخش الکترون، انرژی هم تغییر می کند. جهت چرخش الکترون روی اسپین تأثیر می گذارد و بر عکس.

ایلانی گفت: "با وجود این، نمی توان استفاده از نانو لوله ها در محاسبات کوانتومی را کنار گذاشت بلکه باید قوانین جدیدی برای طراحی آنها در نانو لوله ها مشخص کرد. از نقطه نظر فیزیک پایه این نکته جالب توجه است که این توپولوژی استوانه ای منحصر به فرد نانو لوله ها است که به الکترون ها اجازه می دهد که مدارهای چرخش مشخصی داشته باشند و به تبع آن این ترکیب به وجود می آید."

مشابه همین آزمایش برای حفره ها انجام گرفت. حفره، جای خالی الکترون است و معادل با حرکت بارهای مثبت در طول لوله می باشد. باز اعتقاد بر این بود که انرژی یک حفره می تواند همانند یک الکترون با اسپینی مشابه به آن باشد ولی آزمایش خلاف این را نشان داد.

یک تیم علمی بین المللی از دانشگاه پن استیت ایالات متحده و دانشگاه ساسمپتون انگلستان، فرآیندی برای تعبیه یک نیمه هادی تک بلوری در داخل تونل فیبر نوری ایجاد کرده اند. این دستگاه، قابلیت های الکترونیکی جدیدی را برای فیبرهای نوری مهیا می کند. چرا که عملکرد فیبرهای نوری در دستگاه های الکترونیکی مانند رایانه، به دلیل تداخل بین دستگاه و فیبرنوری به طور قابل ملاحظه ای تنزل می یابد. این پژوهش اهمیت زیادی دارد چون فیبر های نوری - که دامنه استفاده از آنها در فن آوری هایی که نور را به کار می گیرند مانند مخابرات، پزشکی، محاسبات و سیستم های حسگر راه دور گسترده شده است - وسیله ای ایده آل و مناسب برای انتقال گونه های مختلف سیگنال می باشند.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از ساینس دیلی، پیشرفت این دستگاه تک بلوره، که توصیف آن در ماه جاری، بصورت مقاله در مجلهAdvanced Materials خواهد آمد، بر اساس تحقیقی می باشد که در سال 2006 گزارش شده است که در آن این گروه در ابتدا، فیبرهای نوری را با مواد نیمه هادی چند بلوری و بی شکل، ترکیب کردند تا بتوانند فیبری نوری بسازند که خاصیت الکترونیکی نیز داشته باشد. انتظار می رود که آخرین یافته این تیم - اینکه یک ماده تک بلوری نیمه هادی نیز می تواند در داخل حفره فیبر نوری مجتمع شود - منجر به پیشرفت های بسیاری در خصوصیات فیبرهای نوری که در زمینه های گسترده ای از علوم و فن آوری مورد استفاده اند، گردد.

جان بدینگ، استادیار شیمی دانشگاه پن استیت، می گوید: "در بسیاری از موارد، مواد نیمه هادی تک بلوری عملکرد بهتری از مواد نیمه هادی چند بلوری و نا منظم دارند. ما امروزه نشان داده ایم که تکنیک تعبیه نیمه هادی تک بلوری در داخل یک فیبر نوری به عملکرد بهتری از فیبر منجر خواهد شد."

این تیم ، از یک روش سیال - مایع - جامد تحت فشار، برای تعبیه بلور در داخل فیبر نوری بهره برده است. ابتدا، دانشمندان ترکیبی از طلا را در معرض اشعه لیزر قرار دادند و بدین ترتیب یک شاخه بسیار کوچک از فلز طلا در داخل فیبر نوری ته نشین شد و بدین ترتیب سیلان، ترکیبی از سیلیکن و هیدروژن را معرفی کردند، این ماده توسط جریان فشار بالای هلیم وارد فیبر می شود. زمانی که فیبر نوری در حال گرم شدن است، فلز طلا مانند یک کاتالیزور عمل می کند و سیلان تجزیه می شود و بدین ترتیب سیلیکن به عنوان یک ماده تک بلوری پشت ذره کاتالیزگر طلا رسوب کرده و رشته ای از نیمه هادی تک بلوری را در داخل فیبر نوری شکل می دهد.

پی یر سازیو، عضو ارشد تحقیقات، در مرکز تحقیقاتی اپتوالکترونیک دانشگاه ساسمپتون، می گوید: "کلید اصلی در پیوستن دو فن آوری به هم، نه تنها در مواد مورد استفاده، که در چگونگی عملکرد نهفته است. ما توانایی تعبیه ی یک بلور نانو ساختار را در داخل حفره فیبر نوری داشتیم تا بتوانیم دستگاه ترکیبی کاملا جدیدی را تولید کنیم."

این گروه تحقیقاتی، پتانسیل لازم برای ارتقا را در خود می بیند. بدینگ می گوید: " در حال حاضر، در هر دو انتهای فیبر نوری، همچنان از سوئیچ های الکتریکی استفاده می شود. اگر قادر باشیم به جایی برسیم که سیگنال های الکتریکی هرگز فیبر را ترک نکنند، در این صورت سریعتر و کار آمد تر خواهند بود. "

این پروژه ی تحقیقی، حمایت مالی خود را از بنیاد ملی علوم آمریکا، مرکز علوم نانومقیاس پن استیت و مرکز فن آوری اپتیک لیهای پن استیت دریافت می کند.

پژوهشگران مؤسسه ی ملی استاندارد و فن آوری ( NIST)، اعلام کردند که مولکول های آلی موجود در پیوندگاه یک قطعه ی مولکولی سیلیکونی ساده ی ساندویچ مانند(شکل روبرو)، جریان الکتریکی را از طریق این پیوندگاه ها عبور می دهند. عبور جریان الکتریکی، با اندازه گیری دقیق تغییرات جزئی در ارتعاش های مولکولی انجام پذیر است. گفتنی است این قطعات الکترونیکی ساندویچ مانند، مهم ترین ساختار تشکیل دهنده ی دستگاه های الکترونیک مولکولی می باشند. با این کار گام مهمی در تحقق این رؤیا که دستگاه های الکترونیکی مولکولی می تواند باعث ساخت حافظه های کامپیوتری ارزان تر و متراکم تر و جایگزین های دیگری برای دستگاه های الکترونیکی قدیمی شوند، برداشته می شود.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از فیزورگ، کرت ریکتر، عضو مؤسسه ی NIST اظهار داشت: "آخرین کوچک سازی در دستگاه های الکترونیکی بر اساس ساختار مولکولی می باشد. این امید می رود که روزی، حتی یک مولکول تنها، بتواند مانند یک عنصر الکتریکی مثل دیود یا مقاومت و با هدف کوچک کردن تراشه های کامپیوتری، عمل نماید."

دانشمندان برای چندین سال در حال ساخت و آزمایش ساختارهائی که بر اساس ترکیبی از اجزای سیلیکونی سنتی و پیشرفته تر آنها یعنی اجزای مولکولی درست شده اند، بودند. پیوندگاه مربوط به این ساختار، از دو لایه به نام های لایه ی تماس فلزی (لایه ی بالائی) و لایه ی سیلیکونی(لایه ی پایینی) تشکیل شده است. لایه ی تماس فلزی از یک ترکیب آلی به ضخامت تنها یک مولکول و با آرایشی شبیه موهای مسواک تشکیل شده است. به گفته ی ریکتر، وقتی به نظر می رسد که جریان الکتریکی از میان مولکول ها عبور می کند، از دور تا دور آنها می گذرد و یا اینکه در مرحله ی ساخت مولکول ها آسیب می دیدند. دانشمندان می خواهند بدانند که داخل این «جعبه ی سیاه» چه می گذرد.

پژوهشگران مؤسسه ی NIST یک روش کم تر مورد استفاده شده به نام «اندازه گیری طیف مربوط به الکترون های غیر کشسانی که از یک سد پتانسیلی عبور می کنند(IETS)» را آزمایش کردند. با این روش ارتعاش های مولکول های داخل پیوندگاه اندازه گیری می شود. ونیانگ ونگ گفت: "هر مولکول ارتعاشات مخصوص به خود را دارد. IETS مانند چشم های ما کار می کند تا ببیند که چه چیزی داخل جعبه ی سیاه می باشد." در مقاله ای که اخیراً توسط ونگ و همکارانش در دانشگاه یل ارائه شد، IETS به عنوان یک روش استاندارد قرارداد شد تا ثابت شود که مولکول ها در دستگاه های الکترونیکی مولکولی فلزی، سالم می مانند.

همکارانی در دانشگاه پوردو، سه نوع پیوندگاه سیلیکونی- مولکولی- فلزی فراهم کردند که از نظر بزرگی در حد چند میکرومتر می باشد. مولکول های کوچکی که پژوهشگران استفاده کردند عبارت بودند از: اکتا دکان، نیترو بنزن و دی اتیل امین بنزن.

دمای هر دستگاه سیلیکونی- مولکولی- فلزی تا دماهای سرمازائی به تدریج سرد می شود. ونگ به دقت تغییرات جزئی در جریان گذرنده از پیوندگاه ها را اندازه گرفت و پس از آن، این تغییرات جریان به ارتعاش های مولکولی خاص ربط داده شد. و به این ترتیب پژوهشگران وجود مولکول ها و عبور جریان الکتریکی از میان آنها را اثبات کردند.

فیزیک دانان NIST قصد دارند که این پژوهش را با بررسی «پیوندگاه های سیلیکونی- مولکولی- فلزی» ادامه دهند. ریکتر گفت: "زمانی که ما خواص فیزیکی دستگاه ها را بررسی می کنیم، شروع به ارزیابی می کنیم که فن آوری متناسب با آن چقدر موفقیت آمیز و قابل رشد خواهد بود. همچنین ما مشخص می کنیم که چه مولکول هائی ممکن است بتوانند بهترین شانس را در ایجاد پیشرفت های مهم فن آوری میسر سازند.

مراجع: مقاله ی «بررسی مولکول ها در پیوندگاه های سیلیکونی- مولکولی- فلزی مجتمع با استفاده از روش IETS» ، مقاله های سال 2008 انجمن ACS در مورد نانو شماره های 8 و 478.

استاد ایرانی دانشگاه پنسیلوانیا در حال بررسی روشی در نانوتکنولوژی می باشد که امکان ایجاد ساختار کاملا جدیدی را در زمینه ی نظریه ی مدار میسر می سازد. ساختاری که دیگر "جریان" به عنوان جابجائی الکترون ها و حفره ها تلقی نمی شود بلکه جای آن را موج الکترومغناطیسی می گیرد.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز)، اگر نظریات نادر انقطاع در عمل با موفقیت اثبات شود که محققین در حال انجام آزمایشاتی در این زمینه می باشند، این کار می تواند تعادلی بین کشف تکنولوژی های جدیدی که بطور قابل اطمینانی قابل اجرا در ابعاد نانومتری می باشند و تضمین اینکه این تکنولوژی ها می توانند فراتر از مرزهای دانش گام بردارند، ایجاد نماید.

به گفته ی انقطاع، او به خاطر یک چیز علاقمند به امکان ایجاد سوئیچ هائی از متانانومدارات می باشد. به گفته ی انقطاع، استاد مهندسی برق و سیستم های دانشگاه پنسیلوانیا، آن ها می توانند منجر به نوع جدیدی از پردازش اطلاعات نوری، و شاید، شکل جدیدی از واحد محاسباتی نانومقیاس شوند.

همچنین ایده ی "فناوری بی سیم در ابعاد نانو با استفاده از نور" یکی از چیزهایی است که او را به هیجان می آورد. به عبارت دیگر و به گفته ی انقطاع، او تمایل دارد که امکان ایجاد ارتباطات نوری بین نانوساختارها یا حتی سلول ها را بررسی کند که این ها نیز می توانند درست همانند شیوه ای که RF و مایکروویو ها در ابعادی دیگر به کار گرفته می شوند، در خدمت ما قرار گیرند.

جرج الفتریدز، استاد مهندسی برق و کامپیوتر، و رئیس تحقیقات کانادا در دانشگاه تورنتو، در مورد کار پروفسور انقطاع گفت : "نگرشی است شامل بلوک های سازنده ای، همراه با دستوراتی در مورد چگونگی چینش آن ها در کنار یکدیگر که این دستورات جهت فعال ساختن شبکه های الکتریکی شناخته شده ی سلفی-خازنی-مقاومتی (LCR) پسیو پیوندی در حوزه ی نوری می باشند. این امر شامل تشخیص نوری مستقیم فیلترها، آنتن ها، شبکه های توزیع قدرت، متامواد خط انتقال مایکروویو و بسیاری چیزهای دیگر می شود."

به گفته ی الفتریدز،بلوک های سازنده ی دنیای فرضی انقطاع، نانوذرات دی الکتریک می باشند. نانوذرات دی الکتریک رایج - آن هایی که دارای نفوذپذیری الکتریکی مثبت هستند - می توانند خازن های نوری را تشخیص دهند در حالی که نانوذرات منفی، که دارای نفوذ الکتریکی منفی هستند، می توانند سلف ها و مقاومت های نوری را تشخیص دهند.

الفتریدز گفت: "آن چه این ها را از شبکه های الکترونیکی معمول متمایز می سازد، این است که به جای فکر کردن به عبارت جریان هدایت، باید به عبارت جریان جابجائی فکر کرد، که در واقع می تواند در فضای آزاد و در مواد دی الکتریک جاری شود."

نوع جدیدی از بورد مداری

نظریه ی انقطاع بر اساس سه ایده ی اصلی استوار است. اولین اصل این است که نانوذرات مواد مختلف ویژگی هایی دارند که می تواند با شاخص های الکترونیکی (مانند مقاومت، اندوکتانس و ظرفیت) انطباق یابد. افزون بر این، نانوذرات می توانند به عنوان "اجزاء توده وار"ی در نظر گرفته شوند که می توانند با استفاده از ساختارهای راهنمای اضافی در قالب مداراتی به یکدیگر متصل شوند. در نهایت، مفهوم متامواد - که در آن مواد ترکیبی ویژگی هایی از خود نشان می دهند که بیش از آن که مربوط به ساختار شیمیایی آن ها باشد توسط ساختارهای نانومقیاس آن ها معین می شوند - برای طراحی دستگاه های کارآمد بسیار حیاتی می باشد.

برای درک این که این سه ایده چگونه در تعامل با هم کار می کنند، ابتدا تامل در مورد یک نانوذره ی تنها که متشکل از مقداری ماده ی نانومغناطیسی است و قطر آن نسبت کوچکی از یک طول موج نوری می باشد، مفید خواهد بود. پس از تجزیه و تحلیل آن با استفاده از معادلات ماکسول و سپس معادل گرفتن چگالی جریان جابجائی الکتریکی با جریان، به نظر می رسد که اگر قسمت حقیقی نفوذپذیری الکتریکی ماده، Re(e)، بزرگ تر از صفر باشد این ذره در مقابل نور ورودی نقش خازن را بازی می کند. اگر Re(e) کم تر از صفر باشد، نقش سلف را خواهد داشت. در نهایت، اگر قسمت موهومی نفوذپذیری الکتریکی برابر با صفر نباشد و انرژی زیادی تلف شود (قسمت حقیقی هر چه باشد)، این عنصر می تواند هم چون مقاومت فرض شود.

البته، حتی اگر حوزه های نوری و الکترونیکی بتوانند به لحاظ تئوری معادل در نظر گرفته شوند، این دو حوزه در عمل بسیار با هم متفاومت می باشند. در حوزه ی الکترونیک خبری از نشتی وجود ندارد؛ هوا یا عایق بین اجزاء از تلفات جریان جلوگیری می کند. متاسفانه، نمی توان با روشی مشابه از فرار نور جلوگیری کرد. برای هدایت امواج، لایه ی اضافی در ساختار مورد نظر نیاز می باشد. لایه هایی از مواد دارای نفوذپذیری الکتریکی بسیار پائین - بسیار کوچک تر از خلاء - می توانند نقش ترمینال ها را داشته باشند، در حالی که لایه های دارای نفوذپذیری الکتریکی بالا از انتشار جلوگیری می کنند. با کنار هم قرار گرفتن این سیم ها و موانع، شبکه ای از دستگاه ها می تواند ایجاد شود.

اگر چه همه ی این چیزها در حد تئوری به نظر می رسد، یک مشکل وجود دارد: در طول موج های نوری، در واقع مواد ایده آل جهت ساخت چنین مداراتی در طبیعت وجود ندارند. اما ظهور متامواد این نگرانی را از بین خواهد برد. محققین پیش از این نشان دادند که با جاسازی ساختارهای نانومقیاس از یک ماده درون ماده ی دیگر، نوسانات و دیگر کنش های درونی می تواند ویژگی های بزرگ مقیاس ماده را به طور کامل تغییر دهد. یکی از موارد معروف در این زمینه، مواد منفی-انکساری-ایندکس می باشند که نور را در جهتی مخالف با مواد چگال رایج (به لحاظ نوری) منحرف می کند.

به واقعیت پیوستن آن

نادر انقطاع و گروه وی شبیه سازی هایی از مدارات مختلف را انجام داده اند که شامل یک نسخه ی نوری از ساختار آنتن Yagi-Uda می باشد. البته این که ایده های وی در عمل قابل اجرا خواهد بود یا نه، چندان واضح نیست. برخی از متاموادی که برای خوب کار کردن آن ها لازم است هنوز اختراع نشده و هرگز ساخته نشده اند. از طرف دیگر، امکان استفاده از مواد منفی-انکساری-ایندکس که کمتر از یک دهه پس از جان پندری، استاد فیزیک نظری در کالج امپریال لندن، معرفی شدند، (همراه با مناقشات زیاد بر سر آن) برای این منظور پیشنهاد گردید. به اعتقاد برخی، چنین سابقه ای دلالت خوبی بر نظریه ی انقطاع دارد.

دو گروه از قبل در حال کار و تلاش برای اثبات و نمایش اصول پایه ای نانومدارات می باشند. روهیت پراسانکومار، از مرکز نانوتکنولوژی های مجتمع در آزمایشگاه ملی آلاموس، با همکارانش بر روی آنتن های نوری کار می کنند که به گفته ی وی در طول موج های مرئی باید به صورت عناصر نانومداری توده ای کار کنند. پراسانکومار گفت: "ما هم اکنون این نانوآنتن ها را می سازیم و امیدواریم که کارکرد آن ها را به عنوان نانومدارات با استفاده از آزمایشات پخش نور به زودی مورد ارزیابی قرار دهیم. آزمایشات زیر مجموعه ی آن شامل طراحی، ساخت، و تست نانومدارات پیچیده تر برای دستیابی به کارائی مطلوب می باشد" برای مثال خطوط نانوانتقال.

پراسانکومار این تلاش را به عنوان "یکی از هیجان انگیزترین توسعه ها برای حرکت از تحقیق به سمت متامواد و کاربردهای آن ها در سال های اخیر" می داند، "بویژه اگر ما در به واقعیت پیوستن ایده های نظری پروفسور انقطاع موفق باشیم. من از کار بر روی این پروژه هیجان زده هستم، و امیدوارم در آینده ی نزدیک یک نانومدار نوری قابل کار داشته باشیم."

دانشکده ی فیزیک پنسیلوانیا نیز روی این مسئله کار می کند. ماریجا درندیک، فیزیکدان دانشگاه پنسیلوانیا، گفت: "ما قصد داریم ساختارهای شبکه ای با طراحی ویژه ای را با دوره های تناوبی بسیار کمتر ازطول موج های عامل بسازیم و سپس با استفاده از آزمایشاتی کارائی چنین نانو ساختارهائی را در مورد انتقال وانعکاس نوری مورد بررسی قرار دهیم."

به گفته ی وی، بر اساس پیش بینی های انقطاع ، چنین نانو ساختارهایی باید نقش فیلترهای نوری را در ابعاد نانو بازی کنند - برای مثال فیلتر های میان گذر ومیان نگذر بسته به نوع پلاریزاسیون آن ها. به گفته ی این استاد دانشگاه، در صورتی که این کار با موفقیت انجام شود و بتوان اجزای الکترونیکی توده ای در مقیاس نانو ودر فرکانسهای نوری ساخت منجر به طراحی نانو مدارهای نوری با کارائی های گوناگون خواهد شد.

گامی به سوی آینده

به نظرالفتریدز، چالش هایی در این زمینه پیش روی محققین خواهد بود. بویژه، مواد پلاسمونیک (مانند نقره و طلا) در صورت استفاده به عنوان اتصالات بسیار پر تلفات خواهند بود و یکپارچه سازی این نانومدارات نوری LCR با دستگاه های اکتیوی همچون لیزرها می تواند چالش برانگیز باشد.

پروفسور انقطاع با این تحلیل موافق بود، به خصوص در مورد تلفات مواد، اما در عین حال پتانسیل زیادی برای متانانومدارات در آینده متصور بود.

پژوهشگران دانشگاه روزنبرگ آلمان و همچنین پژوهشگران آزمایشگاه های پژوهشی شرکت IBM در کالیفرنیا برای اولین بار، مقدار دقیق نیروی لازم برای به حرکت در آوردن یک اتم کبالت در طول سطوح فلزات مختلف را اندازه گیری کردند.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز)، پژوهشگران عقیده دارند نتایج این کار منجر به پیشرفت های اساسی در فن آوری نانو خواهد شد. در فن آوری نانو دانستن این که یک اتم قبل از انجام دادن عملیاتی روی سطح فلز چقدر ثابت و پایدار است، حائز اهمیت است. به گفته ی آنها این اندازه گیری اولیه، اطلاعات مهمی برای طراحی دستگاه هائی در مقیاس اتمی مانند نیمه هادی ها و دستگاه های ذخیره ساز کوچک، در اختیارشان می گذارد.

پژوهشگران از یک میکروسکوپ مجهز به یک سنسور با بار الکتریکی مثبت، برای اندازه گیری نیروی اتمی مورد نیاز برای به حرکت در آوردن اتم،(AFM)، استفاده کردند و به این جواب رسیدند که این نیروی لازم 210 پیکو نیوتن می باشد.

برای به حرکت در آوردن یک اتم کبالت روی سطح مس تنها 17 پیکو نیوتن نیرو، مورد نیاز بود.

میکروسکوپ AFM به این صورت کار می کند که با استفاده از یک پایه ی در حال نوسان شبیه یک تخته ی شیرجه ی کوچک نوک تیز، سطح فلز را مورد بررسی و کاوش قرار می دهد.

این تیم پژوهشی یک اتم کبالت را روی سطح پلاتین قرار داد و نوک میکروسکوپ AFM را روی سطح به حرکت در آورد، طوری که به تدریج به آن اتم نزدیک تر می شد تا زمانی که به اندازه ی کافی نزدیک شد و با یک تلنگر، اتم را از حفره ای روی سطح پلاتین به حفره ای دیگر حرکت داد.

اندریس هاینریش دانشمند برجسته ی آزمایشگاه میکروسکوپی مربوط به حرکت اتم ها روی سطوح فلزات، در مرکز پژوهشی IBM اظهار داشت: "نتایج این اندازه گیری اطلاعات اساسی درباره ی ساخت دستگاه هائی در مقیاس اتمی و هموار کردن راه برای تولید دستگاه های جدید حافظه و همچنین دستگاه های ذخیره ی اطلاعات داده ها، فراهم می کند. وظیفه ی ما پایه ریزی برای تأسیس شرکت نانو ساخت IBM در آینده، می باشد."

پژوهشگران همچنین دریافتند که نیروی لازم، به نوع ماده ای که روی سطح فلز استفاده شده، بستگی دارد. علاوه بر این، وقتی که به جای یک تک اتم از یک تک مولکول کوچک استفاده شود، مقدار این نیرو بسیار بیشتر می شود.

دانشمندان یافته های خود را در آخرین نسخه ی مجله ی ساینس منتشر کردند.

پژوهشگران برای اینکه یافته های خود را در معرض عموم قرار دهند، اعلام کردند که نیروی لازم برای برداشتن یک پنی مس که تنها سه گرم وزن دارد، تقریباً 30 میلی نیوتن می باشد. یعنی 2 میلیارد برابر بزرگ تر از نیروی لازم برای به حرکت در آوردن یک اتم کبالت روی سطح مس.

IBM گفت که این کار بر اساس تاریخچه ی طولانی اش در میکروسکوپی نیروی اتمی صورت گرفته است. میکروسکوپ AFM، بیشتر از بیست سال پیش توسط افرادی به نام های جرد بینیگ عضو IBM و دریافت کننده ی جایزه ی نوبل، کریستف جربر دانشمند IBM و کالوین کوات استاد دانشگاه استنفورد معرفی شد.

پروفسور فرنز گیسیبل استاد دانشگاه روزنبرگ گفت: "اینکه این ابزار چگونه می تواند برای اندازه گیری نیروهای بین اتم های تنها، مورد استفاده واقع شود، جالب است. ابزاری که در واقع از دیاپازون یک ساعت مچی استفاده می کند."

منطق دیجیتالی، یا همان بیت ها، تنها الگوی جهان IT بوده و تاکنون محققین بصورت انحصاری از آن برای مطالعه ی پردازش اطلاعات کوانتومی استفاده می کردند. اما دانشمندان اروپائی، اثبات کردند که در دنیای کوانتوم، یک نوع روش آنالوگ بسیار آسان تر از روش دیجیتال می باشد.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از ساینس دیلی، محاسبات پیشرفته ی امروزی دیجیتال می باشند، یک سری از صفر و یک ها که با ترکیب در یکدیگر، سیستم های پردازش اطلاعات بسیار قوی را ایجاد می کنند. این سیستم آن قدر آسان می باشد - روشن یا خاموش، بله یا نه - که اغلب بی معنی به نظر می رسد. در واقع سادگی فوق العاده ی آن است که چنین قدرتی را به پردازش دیجیتالی بخشیده است. این روش بسیار عالی عمل می کند.

اما یک مشکل وجود دارد. مدارات سیلکونی به قدری به سوی کوچک شدن پیش می روند که به زودی در قبال یک محدودیت فیزیکی بنیادی ضربه ی سختی خواهند خورد.

نیکولاس سرف، مدیر هماهنگی پروژه ی Covaqial ، در این مورد هشدار داده و می گوید: "ما به خوبی می دانیم که همچنان که مینیاتورسازی رایانه ها ادامه می یابد، در یک نقطه حامل های اطلاعات به ابعادی نزدیک به ابعاد اتم ها خواهند رسید. در این حال که فیزیک کلاسیک غیر قابل کاربرد می شود، ما برای سیستم های پردازش اطلاعات آینده ی خود، باید به سوی مکانیک کوانتومی حرکت کنیم."

و این همان چیزی است که دانشمندان کوانتومی در طول 20 سال گذشته انجام داده اند. آن ها به ناچار تلاش کرده اند که رایانه ی کلاسیک دیجیتالی از صفر و یک ها را در دنیای میکروسکوپیک، با استفاده از ذرات ریزی برای انتقال اطلاعات، بیت های کوانتومی یا همان کوبیت ها، بازسازی نمایند. تاکنون، این تنها روش ممکن در دنیای کوانتوم بوده است.

منطق، البته نه به گونه ای که ما می شناسیم

اما این روش در حال تغییر است. پروژه ی کواکیال با تولد خود در چهار سال پیش، بار حامل الکتریکی را به سوی نوع جدیدی از پردازش اطلاعات کوانتومی سوق داد. در این روش با تغییر نگرش، با استفاده از متغیرهای پیوسته به جای صفر و یک ها، به الگوی منطقی آنالوگ برای دنیای کوانتوم توجه شد.

سرف یادآورد شد : "در محاسبات کلاسیک، تلاش هایی برای ایجاد یک منطق آنالوگ انجام شد، اما موفقیت عمده ای بدست نیامد. اما این امر به چند دلیل تغییر می کند، بطوری که استفاده از یک روش آنالوگ، مانند متغیرهای آنالوگ، احتمالا در دنیای کوانتوم بسیار خوب کار خواهد کرد. ما فکر کردیم که این یک روش امیدبخش خواهد بود، و به همین دلیل کواکیال را آغاز کریدیم."

برخلاف کوبیت ها، زمانی که یک اتم یا ذره ی کوچک، اطلاعات را با خود حمل می دهد، متغیرهای پیوسته (CV) از حالت کلی اتم ها یا فوتون ها برای حمل اطلاعات استفاده می کنند. - اولی با ماده و دومی با نور.

هر دو روش دیجیتال و آنالوگ در علم اطلاعات کوانتومی، از ویژگی های منحصربفرد ذرات کوانتومی مانند اسپین یک الکترون مجزا و یا پلاریزاسیون یک فوتون برای کوبیت ها، یا ویژگی های آنالوگ یک گروه از الکترون ها یا فوتون ها برای CV استفاده می کنند.

سرف گفت : " این ویژگی کلی این گروه از الکترون ها، یا فوتون ها می باشد که نقش حامل اطلاعات را در CV به عهده دارد. هنگامی که شما این ذرات زیاد را در اختیار دارید می توانید آن را پیوسته بخوانید اگر چه گام های بسیار کوچکی در متغیرهای اطلاعاتی رمزگذاری شده وجود دارد."

حاصل این امر و آن چه که CV را جذاب می سازد، این است که دستکاری کردن، کنترل و آزمایش کردن با آن بسیار آسان تر از ذرات تنها می باشد. انتقال اطلاعات کوانتومی بوسیله ی کوبیت ها، در اوایل دهه ی 1990 توصیف و 5 سال بعد بطور تجربی اثبات گشت. بر خلاف این، انتقال اطلاعات با CV بطور تجربی تنها یک سال بعد از بیان تئوری آن، اثبات شد. علت این امر تماما به دلیل ساده تر بودن CV ها می باشد.

این زمینه ی جدید بیار امیدوارکننده به نظر می رسید، و پس از یک سری از نتایج جالب، کواکیال اثبات کرد که CV می تواند راه حل های بهینه ای برای برخی از موضوعات اساسی موثر در پردازش اطلاعات کوانتومی ارائه کند.

سرف در این باره توضیح داد: "ما به اولین نتیجه ی اصلی در کمتر از یک سال دست یافتیم. و آن یک حافظه ی کوانتومی عملی بود. این حافظه مانند یک حافظه ی کلاسیک بود، بنابراین واقعا یک پیش نیاز در این زمینه می باشد."

این گروه حافظه ای را به نمایش گذاشت که یک پالس نوری در یک گروه اتمیک و در طول یک میلی ثانیه توسط CV ذخیره می شد. شاید این مقدار چندان زیاد به نظر نرسد، اما به یاد داشته باشید که نور در همین مدت زمان چند صد کیلومتر را طی می کند. حتی اگر در یک فیبر نوری به صورت یک حرکت حلقه وار درآید، انرژی آن آن قدر ضعیف است که شاید در کمتر از یک میلی ثانیه محو شود. آن ها این کار را در دمای اتاق انجام دادند، در حالی که کوبیت های اتمی در حالت عادی باید به صورت ابر سرد درآیند.

نتیجه ی دوم منجر به ایجاد یک "گربه ی شرودینگر" نوری شد. گربه ی شرودینگر یک آزمایش نظری بود که نشان داد، اشیاء چگونه می توانند در یک زمان یکسان، دو حالت متمایز داشته باشند، در مورد این حالت یک گربه ی مرده و یک گربه زنده را می توان در نظر گرفت.

کواکیال یک پالس نوری ایجاد کرد - گروهی از فوتون ها - که بطور همزمان در دو حالت قرار داشتند. سرف اظهار داشت: "این امر برای توسعه ی یک تکرارکننده ی کوانتومی بسیار مهم است که امکان ارتباطات کوانتومی را در جهت افزایش فواصل دورتر میسر می سازد."

سرانجام، برای اولین بار، یک آزمایش، انتقال اطلاعات کوانتومی را که دارای خصوصیاتی درون خود بود به نمایش گذاشت. انتقال اطلاعات جایی اتفاق می افتد که حالت یک ذره روی ذره ی دیگری جابجا می شود. سرف در این باره گفت : "این کار پیش از این با فوتون ها یا اتم ها انجام شده بود، اما ایم اولین باری است که این کار از فوتون ها به اتم ها انجام شد. این ها موثرترین نتایج ما بودند اما بیش از این ها در اختیار داشتیم."

در نتیجه کار این گروه، CV ها هم اکنون موضوعی داغ در زمینه ی پردازش اطلاعات کوانتومی می باشند، و کواکیال منجر به پیشگامی اروپا در این زمینه شد. در حال حاضر، این گروه تا چند ماه دیگر کار خود را بر روی پروژه ی جدید کمیسیون اروپائی، COMPAS، شروع خواهد کرد.

سرف اینگونه گفت که : "اگر بخواهیم دقیق بگویئیم، کواکیال درباره ی ارتباطات کوانتومی بود، اما همه ی این نتایج برای توسعه ی محاسبات و رایانه های کوانتومی ضروری خواهند بود. پروژه ی COMPAS بطور مستقیم به سوی چالش های پیش روی پردازش اطلاعات کوانتومی بوسیله ی CV ها یورش خواهد برد."

برگرفته از مطالب ICT Results
.

در اروپا تحقیقات بر روی پروژه ی مهم و سطح بالائی موسوم به DUALLOGIC یا منطق دوتایی ، CMOS دو کاناله ای برای لاجیک زیر 22 نانومتری ، آغاز گشته است.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از فیزورگ، سرمایه گذاری این طرح توسط هفتمین برنامه کمیسیون اروپایی(FP7) در زمینه اطلاعات و تکنولوژی مخابراتی صورت پذیرفته و این پروژه پرچمدار CMOS R&D در این کمیسیون می باشد.با بسیج شدن مراکز تحقیقاتی نیمه هادی اروپا ، تولید کنندگان تجهیزات ، آزمایشگاه ها ، مراکز تحقیقاتی و دانشگاه ها پروژه DUALLOGIC کوششی برای تولید CMOS هایی برتر از تکنولوژی 22-nm امروزی با استفاده از دستاوردهای بدست آمده در زمینه ی مواد نانو الکتریک ، تجهیزات ، پردازش و مجتمع سازی وسائل بر روی سیلیکون می باشد.

در پایان سال 2007 تولید 45-nm CMOS که گوردون مور از آن به عنوان بزرگترین انقلاب و دستاورد تکنولوژی ترانزیستور در 40 سال اخیر یاد کرد ، صورت پذیرفت. در حال حاضر این محصول با استفاده از تکنولوژی ترکیب گیت های ترازیستور با یک فلز و یک دی الکتریک ویژه بجای تعداد زیادی Si/SiO2 که مدت زیادی تصور می شد که غیر قابل تعویض می باشند بکار می رود.

باید در نظر داشت که اگر قلب ترانزیستور یعنی گیت دی الکتریک آن بتواند تغییر داده شود، هر قسمت دیگر ترانزیستور نیز می تواند بدرستی تعویض شود. گام بعدی پس از تعویض گیت برای بهبود عملکرد 22-nm تعویض کانال فعال (active channel) می باشد.

با توجه به اینکه بارهای حامل ژرمانیم قابلیت جابجائی بالاتری دارد بنابراین جایگزینی سیلیکون با ژرمانیم در ناحیه ی کانال می تواند باعث بهبود کارایی واقعی ترانزیستور شود. متاسفانه بعد از 5 سال تحقیقات متمرکز مشخص شده که ژرمانیم فقط برای pMOS مناسب می باشد، بنابراین یک تکنولوژی مکمل MOS که تماماً از ژرمانیم ساخته شده باشد، در حال حاضر امکان پذیر نیست.این تحقیقات نشان می دهد که در عوض بقیه نیمه هادی ها مانند ترکیبات عناصر سه و پنج ظرفیتی ، ترکیبات III-V، (برای مثال GaAs, InGaAs)در واقع برای nMOS مناسب ترند اما برای pMOS مناسب به نظر نمی رسند. بر خلاف چیزی که در چند سال اخیر تصور می شد ، نیمه هادی هایی که از ترکیب ژرمانیم و ترکیبات III-V بدست می آیند نه تنها رقیب هم نیستند بلکه می توانند مکمل هم در تراشه های مشابه باشند.

بر اساس این یافته ها ، پروژه DUALLOGIC تلاش می کند که pMOS ژرمانیم و III-V nMOS را در کنار هم بر روی یک لایه ی سیلیکونی دارای مهندسی پیچیده یکپارچه ساخته و برای اولین بار تکنولوژی CMOS دو کاناله را به نمایش بگذارد.

برای انجام این پروژه مبلغ 5.8 میلیون یورو به کنسرسیومی اروپائی متشکل از 9 عضو اختصاص داده شده است. تمام منابع مورد نیاز و متخصصان تراز اول برای مدت 36 ماه همکاری گرد هم آمده تا این پروژه را به سرانجام برسانند.

موضوع اصلی و محوری در این پروژه اثبات این مطلب است که یک تکنولوژی CMOS دارای قابلیت جابجائی بالا و دو کاناله، قابل تولید انبوه و مقیاس پذیر می باشد. برای رسیدن به این موضوع محققان یک فرایند سازگار با سیلیکون را در مقیاس 65-nm/200-mm در اختیار خواهند گرفت.محققان انتظار دارند تا پایان سال 2009 پروژه DUALLOGIC مشخص کند که آیا این مسیر ، یک مسیر قابل رشد و ترقی برای CMOS های فراتر از 22-nm می باشد. تحقیقات در این زمینه علاوه بر پیشرفتی که در زمینه تکنولوژی پایه 22-nm صورت می دهد باعث پیشرفت در تکنولوژی دو کانال نیز می شود و بنیانی محکم برای آینده ی تحقیقات خواهد بود.

دانشمندان در آزمایشگاه تحقیقاتی زوریخ پیشتاز تلاش برای رسیدن به بهینه ترین مواد و ترکیبات مواد برای گیت های ترانزیستور می باشند. زمینه کاری آن ها در مورد بررسی دستیابی به نوعی اکسید برای گیت و دستیابی به بهترین ترکیب برای گیت های فلزی و ساخت کانال های فعال با استفاده از نیمه هادی های III-V می باشد.

پژوهشگران IBM به تحقیق در مورد قرار دادن عناصر III-V برای کانال های سطحی دستگاه ها و نیز رشد دگرساختارها؛ که کانال III-V زیر لایه های دیگر قرار می گیرد، خواهند پرداخت.دکتر چیارا مارچیوری، محقق آزمایشگاه زوریخ IBM و عضو پروژه ی DUALLOGIC، گفت: "این امر چالشی بزرگ برای ترکیب بهینه ی این مواد جدید در قالب ساختارهای کنونی دستگاه ها و فرایندهای تولید می باشد، ما تلاش خواهیم کرد تا با همکاری هم با این چالش مقابله نمائیم."

محققین دانشگاه کالیفرنیای ریورساید راه جدیدی برای نفوذ به درون بدن و رگ های شما یافته اند که با استفاده از آن می توان اطلاعات را از طریق DNA در بدن ذخیره کرد.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترنیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز)، این محققین در مقاله ای با نام "رمزگذاری مبتنی بر طول داده ی باینری در DNA" که ماه پیش توسط انجمن شیمی امریکا به چاپ رسید، موفق به کشف سیستمی برای رمزگذاری اطلاعات دیجیتالی درون DNA شدند. این روش بیش از آن که بر اساس محتویات واقعی رشته نوکلئوتید باشد، مبتنی بر طول تکه های آن می باشد. در نتیجه این تکنولوژی موجب رفع نیاز به ماشین آلات گران قیمت ترتیب گذاری می شود.

اهمیت این کشف تا چه اندازه است؟ ژنوم انسان شامل حدود 750 مگابایت داده می باشد - حجم قابل توجه ای از فضای ذخیره سازی. البته، تنها حدود 3 درصد از DNA صرف تشکیل بیش از 22 هزار ژنی می شود که آن چه ما هستیم را می سازند. 97 درصد باقی مانده جای خالی زیادی برای رمزگذاری اطلاعات در یک ژنوم در اختیار ما قرار می دهد.

با توجه به ابعاد تکه های DNA (یک زوج پایه ای DNA معادل با 0.33 نانومتر است)، یک تکه از آن می تواند حجم زیادی از اطلاعات را در فضای بسیار کوچکی ذخیره سازد. با ذخیره سازی اطلاعات مورد نیاز درون DNA، سازمان ها می توانند موارد هدف را جهت تشخیص هویت، تگ گذاری نمایند؛ و همین طور می توانند به طور نامحسوسی داده ها را به مقصد مشخصی ارسال نمایند. استفانو لوناردی، استاد دانشکده ی مهندسی و علوم کامپیوتر، گفت: "پیش از این چندین شرکت با استفاده از DNA اهداف مورد نظر را تگ گذاری می کردند که تضمین می کرد آن ها حقیقی هستند و جعل کردن آن ها بسیار سخت بود."

برای مثال، شرکت بریتانیایی، Redweb Security، چیزی به نام i-powder تولید کرده است که DNA را تگ گذاری می نماید.

لوناردی افزود : "آن چه که ما در UCR توسعه داده ایم، روشی است برای رمزگذاری اطلاعات در DNA به طوری که نیاز به ماشین های گران قیمت ترتیب گذاری نیست. "

منبع : دانشگاه کالیفرنیا ، ریورساید

قدرت مدارات مجتمع، همچون چیپ های سیلیکونی داخل تمامی وسایل الکترونیکی مدرن، متناسب با نحوه ی سیم کشی آن ها می باشد، اما سیم های مسی هر چه نازک تر می شوند،دیگر به مرزهای کارائی فیزیکی خود نزدیک می شوند. سازندگان چیپ امیدوارند که همزمان با اینکه ابزار بیشتری را درون چیپ ها تعبیه می کنند، نانولوله های کربنی امکان استفاده از سیم کشی های نازک تر را برای آن ها مهیا سازند. اما تاکنون کسی یک نمونه ی عملی از سیم های نانولوله ای که بر روی یک چیپ سیلیکونی متداول کار کند، ارائه نداده است.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از ساینس دیلی، مهندسین برق دانشگاه استفورد و توشیبا طی گزارشی خبر از استفاده نانولوله ها برای سیم کشی یک چیپ سیلیکونی دادند که در سرعت هایی قابل مقایسه با انواع پردازنده ها و حافظه های تجاری موجود در بازار کار می کند.

فیلیپ وونگ، استاد مهندسی برق دانشگاه استنفورد و یکی از نویسندگان گزارش، گفت: "این اولین باری است که کسی توانسته است جریان سیگنال های دیجیتالی را از درون نانولوله ها در سرعت 1 گیگاهرتز نشان دهد. انتظارات زیادی وجود داشت که نانولوله ها بتوانند این کار را انجام دهند اما تاکنون هیچ اثبات عملیاتی برای آن وجود نداشت."

طبق قانون معروف مور، تعداد ترانزیستورها روی یک چیپ از هر دو سال دو برابر می شود. افزایش ترانزیستورها به شدت وابسته به قدرت محاساباتی بالاتر می باشد اما در عین حال نیازمند سیم کشی هر چه نازک تر می باشد. به گفته ی گائل کلوز، دانشجوی دکترای مهندسی برق استنفورد و نویسنده ی مقاله، پیشرفت های گزارش شده توسط استنفورد و توشیبا نشان می دهند که نانولوله ها نه تنها قادر به اتصال ترانزیستورها در سرعت های صنعتی می باشند بلکه قادر به انجام چنین کاری در مدارات واقعی می باشند که از مواد، طراحی ها و فرایندهای ساخت روز استفاده می کنند.

در کنار کلوز و وونگ، شینیچی یاسودا و شینوبو فوجیتا از لابراتوار Advanced Semiconductor توشیبا در ژاپن و بیپول پال از America Research توشیبا نیز در این تحقیق شرکت داشتند.

چیپ سیلیکونی که کلوز و همکارانش ساختند، آرایه ای از 256 مدار به نام "اسیلاتورهای حلقه ای" بود، که مدارات استاندارد صنعتی برای آزمایش سرعت چیپ ها می باشند. این چیپ که شامل دیگر مدارات کنترلی برای عمل کردن دلخواه هر کدام از 256 اسیلاتور می باشد، متشکل از 11 هزار ترانزیستور در مساحتی برابر با یک صدم اینچ مربع است.

در زمان طراحی چیپ، کلوز، وونگ و محققین توشیبا به شکل پیشنهادی، یک سیم از هر اسیلاتور را بصورت غیر متصل باقی گذاشتند تا مدار بصورت کامل سیم کشی نشود. پس از اینکه شرکت نیمه هادی TSMC چیپ را ساخت، کلوز اتصالات باز گذاشته را با نانولوله ها متصل نمود. هر نانولوله بین 50 تا 100 نانومتر قطر و حدود 5 میلیونیوم یک متر طول داشت.

نانولوله ها که از یک شرکت تجاری خریداری شده بودند، فلزی بودند که به منظور حداکثر رسانایی الکتریکی سنتز شده بودند.

کیفیت نانولوله ها و اتصالات آن ها بطور گسترده ای متنوع بود، اما در پایان 19 عددد از اسیلاتورهای حلقه ای به شکل موفقیت آمیزی متصل شدند. نانولوله ها مستقیما بالای ترانزیستورهایی که متصل می شدند، قرار گرفتند که موجب مینیمم شدن ظرفیت الکتریکی و امکان انتقال صفر و یک ها با سرعت 1.02 گیگاهرتز در بهترین حالت می شد. در 16 عدد از 19 اتصال خوب، اسیلاتورها در سرعت هایی بهتر از 800 مگاهرتز یا 1 گیگاهرتز کار می کردند.

پردازنده های رایانه های شخصی موجود در بازار هم اکنون با سرعتی حدود 2 تا 3 گیگاهرتز کار می کنند. پردازنده ی یک آیفون با سرعتی حدود 700 مگاهرتز کار می کند.

البته مصرف کنندگان نباید انتظار داشته باشند که از سال بعد نانولوله ها را در اختیار داشته باشند و این امر نیازمند پیشرفت های دیگری است. از جمله ی این شرایط داشتن نانولوله هایی با خلوص و اندازه ی بهتر و نیز قابلیت اطمینان بالاتر در اتصالات نانولوله ها می باشد.

اما به گفته ی وونگ و کلوز، نتایج این تحقیق نشان داد که نانولوله ها می توانند میراث دار مسلم مسی باشند که صنعت نیازمند آن می باشد.

نتایج این تحقیق با عنوان "یک مدار مجتمع 1 گیگاهرتزی با اتصالات نانولوله ای و ترانزیستورهای سیلیکونی" در مجله ی Nano Letters چاپ شده است.

فیزیکدانان داشنگاه اوهایو که بر روی ویژگی های الکترونی نوارهای گرافین تحقیق می کنند، به این واقعیت دست یافتند که سیم های نازک ساخته شده از این ماده، رساناهای چندان خوبی نخواهند بود.

به گفته ی نانسی سندلر،استاد یار فیزیک و ستاره شناسی دانشگاه اوهایو، گرافین به عنوان جانشین طبیعی سیلیکون، نیمه هادی که قسمت عمده ی الکترونیک امروز را تشکیل می دهد، در نظر گرفته می شود و دارای کاربردهای بالقوه ای برای توسعه ی ترانزیستورها و دیگر دستگاه های مداری می باشد که می تواند آینده ی الکترونیک را متحول سازد.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز)، سندلر با همکاری مهدی زارعی، محقق ایرانی دوره ی فوق دکترای دانشگاه اوهایو، حدود یک سال پیش شروع به تحقیق بر روی پدیده ی الکترونی در گرافین نمودند. گرافین یک صفحه ی مسطح مجزا از اتم های مقید کربن می باشد که در شکل لایه ای خود، گرافیت را تشکیل می دهد. ویژگی های این ماده هنگامی که محدود به ابعاد کوچکی می باشد، موجب انحراف محققین و تمرکز آن ها بر روی هندسه ی نوار گرافین به عنوان اولین تلاش در جهت شناخت سیم های گرافینی شد.

سندلر در این باره گفت: "تحت شرایط خاصی کربن رسانای بهتری نسبت به سیلیکون می باشد. با وجود گرافین، تنها یک فشار حداقلی، با هزینه ی انرژی بسیار کم، برای تحریک الکترون ها و حرکت دادن آن ها نیاز است. آن ها می توانند سریع تر و بدون انحراف از مسیر خود، حتی در دمای اتاق، حرکت نمایند."

البته همانطور که محققین در آخرین نتایج خود بدان دست یافتند، در صورتی که این ماده به شکل سیم های نازک ساخته شود، چنین رفتاری کاملا تغییر می کند.

سندلر اضافه کرد: "پهناهای حداقلی وجود دارند که پائین تر از آن ها نوارهای گرافین رساناهای خوبی در دمای اتاق نیستند. اگر می خواهیم مدارات کوچک تری داشته باشیم، احتیاج داریم تا به نحوی با قوانین دافعه، که در چنین مقیاس های کوچکی طبیعت را هدایت می کنند، رابطه برقرا کنیم."

زارعی گفت: "این اثر اساسا بوسیله ی دافعه ی طبیعی است که بارهای الکتریکی هنگام نزدیکی به یکدیگر و در صورت محدود شدن، احساس می کنند." بر خلاف پیش بینی های انجام شده برای صفحات گرافینی و به طرز شگفت انگیزی، فعل و انفعالات ذاتی اسپینی که از الکترون هایی نشاًت می گیرند که به دور دیگری در حال چرخش می باشند که اسپین آن ها می تواند این حرکت را تغییر دهد - اثری که ناشی از اصلاحات نسبی می باشد - نتایج منطقی یکسانی ندارند.

سندلر و زارعی از اعضای موسسه ی پدیده های کوانتومی و نانومقیاس دانشگاه اوهایو می باشند.

نتایج این تحقیق اخیرا در مجله ی Physical Reiew Letters و در Virtual Journal of Nanoscale Science & Tecknology چاپ شده است.

شرکت NEC از توسعه ی موفقیت آمیز یک ترانزیستور نانولوله ای کربنی (CNT) با استفاده از فرایند پوشش خبر داد. عملکرد اولیه ی ترانزیستور جدید با مشخصه های پیشرفته مورد بررسی قرار گرفت که کاربرد آن را در زمینه ی الکترونیک چاپی مورد تائید قرار می داد.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از فیزورگ، مواد استفاده شده در کانال ترانزیستورهای ارگانیک رایج معمولا جابجائی الکترونی پائینی از خود نشان می دهند و بنابراین برای دستگاه های الکترونیکی با سرعت عملکرد بالا، نامناسب می باشند. عملکردهای اولیه ی ترانزیستور توسعه یافته ی جدید مورد تائید قرار گرفته است که در آن از CNT ها به عنوان مواد داخل کانال ترانزیستور استفاده شده که منجر به افزایش 100 برابری جابجائی الکترونی نسبت به ترانزیستورهای ارگانیک معمولی گشته است.

نتایج این تحقیق، پتانسیل CNT ها را به عنوان ماده ی هسته ی ترانزیستور ، حتی در زمینه ی الکترونیک چاپی به اثبات رساند. انتظار می رود تحقیقات بعدی پتانسیل آن ها را برای افزایش چشمگیر محدوده ی کاربردهای الکترونیک چاپی بیش از پیش به نمایش بگذارد.

NEC به ترانزیستور CNT جدید به عنوان کلیدی برای توسعه ی دستگاه های الکترونیکی با رعایت حداقل تاثیرات محیطی می نگرد.

الکترونیک چاپی

تقاضا برای وسایل الکترونیکی در طول سال های اخیر و در کنار آن نگرانی های زیست محیطی به سرعت افزایش یافته است. این امر منجر به احساس نیاز به محصولات الکترونیکی پیشرفته تر و در عین حال با تاثیرات محیطی کمتر شده است.

ترانزیستورهای ارگانیک و دیگر محصولات الکترونیک چاپی دارای پتانسیل لازم برای حل این مشکل می باشند. تکنولوژی های مرتبط با الکترونیک چاپی به گونه ای منحصر بفرد می باشند که این امکان را به ترانزیستورها می دهند تا بطور مستقیم بر روی یک صفحه چاپ شوند. این امر به این معناست که فرایندهای تولید به طرز باورنکردنی نسبت به نیمه هادی های رایج ساده تر شده، مواد زائد ناشی از فرایندهای تولید کاهش یافته و انتشار گاز CO2 تا بیش از 60 درصد کاهش می یابد.

نتایج این تحقیق در "کنفرانس و نمایشگاه بین المللی نانوتکنولوژی نانوتک 2008" که از 13 تا 15 فوریه در توکیو برگزار شد، ارائه شد.

یک پارچه ی فیزوالکتریک که از طریق خمیدگی نخ هایش انرژی الکتریسیته تولید می کند، می تواند مقدار مناسبی از انرژی را با بهره گیری از حرکات بدن فرد پوشنده مهار کند.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از نیوساینتیست، در سال 2007 ژونگ لین وانگ، محقق رشته ی مواد در موسسه ی تکنولوژی جئورجیا در آتلانتا،امریکا، ژنراتوری متشکل از جنگلی از نانوسیم های اکسید روی فیزوالکتریک تولید کرد که بر بالای آن یک صفحه ی رسانای صاف قرار گرفته بود. همین که صفحه به طرف پائین فشار داده می شد، سیم ها خم شده، منجر به تولید ولتاژی می شد که جریانی را داخل صفحه القاء می کرد.

هم اکنون وانگ ایده ی خود را به سمت نخ تولیدکننده ی الکتریسیته متوجه کرده است، که قصد دارد آن را در قالب یک پارچه بسازد. گروه وی به نحوه ی کشت نانوسیم ها بر روی یک رشته فیبر کولار به جای یک صفحه ی صاف دست یافتند، بنابراین سیم ها از فیبر بیرون می آیند مانند موهای زبر روی یک لوله پاک کن.

هنگامی که دو فیبر زبر در خلاف جهت به یکدیگر سابیده می شوند، نانوسیم ها دچار شکل کج و معوجی می شوند که منجر به جاری شدن جریان درون یک لایه ی نازک فلزی که بر روی یکی از فیبرها کشیده شده است، می شود.

در آزمایشاتی انجام شده با تنها دو فیبر کوتاه، گروه وانگ موفق به تولید چند پیکووات توان شدند، اما آن ها دریافتند که هنگامی که سه جفت از فیبرها به هم تابیده می شوند، به علت افزایش سطح تماس، توان خروجی تا 50 برابر افزایش می یابد.

وانگ تخمین می زند که این پارچه با استفاده از حرکات عادی پیراهن یا یک پرده ی متحرک در باد، قادر به تولید حدود 80 میلی وات الکتریسیته بر مترمربع خواهد بود که برای شارژ یک تلفن همراه یا وسایل الکترونیکی قابل حمل دیگر کافی می باشد.

البته هنوز چند مشکل کوچک در راه تولید پیراهن های مولد انرژی وجود دارد. اغلب مواد استفاده شده در این پیراهن ها به آب حساس هستند و معلوم نیست چگونه می توان این لباس ها را شستشو داد و یا اینکه آیا تعریق بدن کار آن ها را مختل خواهد کرد؟

وی اضافه می کند که یک پارچه ی بافته شده از چنین فیبرهای پوشیده ای نباید در نهایت چندان گران قیمت باشد چرا که نانوسیم ها می توانند بصورت انبوه تولید شوند. همچنین با وجود فیبرهایی به قطر 40 میکرومتر، به لحاظ خارش و زبری مشکلی برای فرد پوشنده پیش نمی آید.

ژورنال مرجع: Nature

محققین ژاپنی خبر از پیشرفت هائی به سوی توسعه ی یک حافظه ی پروتئینی می دهند که می تواند به عنوان جایگزینی برای سیستم های ذخیره سازی مغناطیسی و نوری رایج (دیسک های فشرده، DVD ها، و دیسک سخت) باشد.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از ساینس دیلی، همان گونه که طبیعت پروتئین ها را به عنوان محیط ذخیره سازی حافظه ی مغز انتخاب کرد، دانشمندان نیز سال های زیادی صرف جستجوی امکان استفاده از پروتئین ها و دیگر مواد بیولوژیکی برای ساخت دستگاه های حافظه ای کردند تا با بهره گیری از پتانسیل موجود در آن ها اطلاعات را سریع تر پردازش کرده و ظرفیت ذخیره سازی بالاتری نسبت به مواد موجود ایجاد نمایند. اگرچه تعداد کمی از مواد پروتئینی حافظه، در مطالعات آزمایشگاهی نتایج امیدبخشی از خود نشان داده اند، اما توسعه ی چنین موادی برای استفاده های کاربردی همچنان به عنوان چالشی اساسی پابرجا است.

در این تحقیق جدید، تتسورو ماجیما و همکارانش پروتئین فلوئورسنت خاصی را برای "نگاشتن" یک الگوی اطلاعاتی معین بر روی یک اسلاید شیشه ای بکار بردند. با استفاده از ترکیب جدیدی از نور و مواد شیمیائی، محققین نشان دادند که می توانند این الگو را "بخوانند" و سپس طببق خواست خود آن را پاک نمایند.

بنابراین، آن ها اثبات کردند که پروتئین ها می توانند ذخیره سازی، بازپخش، و پاکسازی اطلاعات را انجام دهند، چیزهایی که به گفته ی دانشمندان نشانه های یک دستگاه حافظه ی موفقیت آمیز می باشد. به گفته ی آن ها، علاوه بر دستگاه های حافظه ی رایج، پروتئین ها نیز نتایج خوبی برای بیوحسگرها ارتقا یافته و آزمایش های تشخیصی از خود نشان می دهند.

نتایج این تحقیق در مقاله ای با نام "ماده ی پروتئینی نگاشتی : آرایه ی پروتئینی نگاشت نوری/قابل پاک سازی با استفاده از اتصال دهنده ی UV-Eliminative" در شماره ی 4 ام مارس مجله ی ACS' Langmuir چاپ خواهد شد.

طی مطالعه ای که می تواند شالوده ی تولید انبوه حسگرهای تک مولکولی باشد، فیزیکدان ها و مهندسین دانشگاه رایس، روشی را برای اندازه گیری نوری و الکترونیکی یک مولکول معین بطور همزمان نشان دادند.

به گزارش الکترونیوز و به نقل از ساینس دیلی, آزمایشات بر روی یک دستگاه نانوالکترونیکی انجام شد که شامل دو الکترود بسیار کوچک که توسط یک فاصله ی هوایی با ابعاد مولکولی از هم جدا شده بودند، می شد. محققین با استفاده از جریان الکتریکی، میزان هدایت را درون تک مولکول های موجود در فاصله ی هوائی اندازه گرفتند. علاوه بر این، خصوصیات متمرکزکنندگی نوری الکترودها این امکان را به دانشمندان می داد که مولکول را به عنوان یک اثر انگشت نوری منحصربفرد شناسائی نمایند.

داگلاس ناتلسون، یکی از نویسندگان مقاله و استاد فیزیک و ستاره شناسی، گفت: "ما می توانیم این ها را در مکان های شناخته شده ای بطور انبوه تولید نمائیم، و آن ها در دمای اتاق در هوای آزاد، حساسیت تک مولکولی دارند. وی که یکی از مدیران لابراتوار مغناطیس کوانتومی دانشگاه رایس می باشد، افزود: "در حقیقت، ما فکر می کنیم این طراحی ما را قادر خواهد ساخت تا واکنش های شیمیایی را در سطح تک مولکولی مشاهده نمائیم."

در حالی که دانشمندان، پیش از این از ابزارهای الکترونیکی و نوری برای اندازه گیری تک مولکول ها استفاده کرده اند، سیستم رایس اولین باری است که امکان همزمان هر دو آن ها را - فرایندی با نام احساس "چندمدلی" - بر روی یک تک مولکول کوچک مهیا می سازد.

این تحقیق از طریق همکاری ایجاد شده بین گروه ناتلسون - که الکترودها در آن جا توسعه یافتند - و لابراتوار نانوفوتونیک رایس (LANP)، که آزمایشات همزمان الکترونیکی و نوری در آن جا انجام شد، میسر گشت. در این تحقیق، دو گروه توضیح می دهند که چگونه الکترودها نور نزدیک به مادون قرمز را درون فاصله ی هوائی مولکولی متمرکز می کنند، که شدت نور موجود در فاصله ی هوائی را تا یک میلیون برابر افزایش می دهد. شدت نور افزایش یافته این امکان را به گروه می دهد تا با استفاده از تکنیکی به نام اسپکتروسکوپی رامان افزایشی سطح (SERS) اثرات نوری منحصربفردی را برای مولکول های به دام افتاده در آن جا جمع آوری نمایند.

نائومی هالاس، مدیر LANP، گفت: "آخرین نتایج ما تائید می کنند که ما حساسیت مورد نیاز برای اندازه گیری تک مولکول ها را در دست داریم." این استاد برق و کامپیوتر دانشگاه استنلی سی مور، افزود: "این حساسیت، و قابلیت های چندمدلی این سیستم، ابزار فوق العاده ای را برای علوم بنیادی در حوزه ی نانو در اختیار ما قرار می دهد."

دانیل وارد، یکی از دانشجویان گروه تحقیقاتی ناتلسون، الکترودها را از سیم های بسیار نازم طلا بر روی ویفرهای سیلیکونی ساخت و اندازه گیری های بحرانی را انجام داد. این گروه در مطالعه ی ویژگی های الکترونیکی و مغناطیسی نانواشیاء - ذرات و دستگاه هائی که با دقت اتمی ساخته می شوند - تخصص ویژه ای یافته اند. دستگاه ها به اندازه ای ریز هستند که تنها با انواع خاصی از میکروسکوپ ها قابل مشاهده هستند، و حتی آن ها نیز در بهترین حالت تصاویر غیر واضحی ارائه می دهند. به گفته ی ناتلسون، دستگاه چندمدلی جدید ایده ی بسیار واضح تری از آنچه بر اثر ترکیب کردن دو نوع مختلف اندازه گیری - الکترونیکی و نوری - ایجاد می شود، در اختیار محققین قرار می دهد.

ناتلسون گفت: "هدایت در طول الکترودهای ما بستگی به اثر کوانتومی به نام "تونلینگ" دارد. شکاف ها آن قدر کوچک هستند که تنها یک یا دو مولکول در هدایت نقش دارند. بنابراین وقتی ما هدایت داریم، و اثر نوری مربوط به یک مولکول خاص را مشاهده می نمائیم، و آن ها یکدیگر را دنبال می کنند، بنابراین می دانیم که ما در حال اندازه گیری یک تک مولکول هستیم و نیز می دانیم که نوع آن مولکول چیست. ما حتی می توانیم بگوئیم، آن مولکول چه زمانی می چرخد و تغییر مکان می دهد."

این تحقیق، آماده ی چاپ در نسخه ی آینده ی مجله ی Nano Letters می باشد.

محققین دانشگاه فلوریدا و تگزاس اینسترامنتس فرکانس-بالاترین مدار جهان را با استفاده از نوع معمولی ترانزیستور نیمه هادی ساختند.

به گزارش الکترونیوز و به نقل از ساینس دیلی، این رکورد جدید توسط مهندسین دانشگاه فلوریدا و TI در ششم فوریه در کنفرانس بین المللی مدارات حالت جامد (ISSCC) در سان فرانسیسکو ارائه شد.

کن او، استاد مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه فلوریدا، گفت که تیم وی یک مدار 410 گیگاهرتزی را با استفاده از تکنولوژی CMOS به جهان عرضه کرده است.

با اندازه گیری های انجام شده در آزمایشگاه دانشگاه فلوریدا با استفاده از مداری مجهز به یک آنتن به اندازه ی نوک قلم، مشخص گشت که این مدار 410 گیگاهرتزی رکورد قبلی مدارات CMOS یعنی 200 گیگاهرتز را که در فوریه ی 2006 بدست آمده بود، شکسته است. مهم تر از آن، این رکورد حدود 60 گیگاهرتز بالاتر از رکورد قبلی است که با استفاده از تکنولوژی جایگزین اما گران تر ایندیم فسفاید بدست آمده بود. تکنولوژی صنعتی پیشرفته ی تگزاس اینسترامنتس، که با نام فرایند 45 نانومتری CMOS شناخته شده است، پایه و اساس این مدار جدید را تشکیل می دهد.

کن او، مدیر این پروژه، گفت: "احتمالا در 30 سال اخیر، این اولین باری است که یک مدار سیلیکونی، فرکانس کاری بالاتری نسبت به مدارت مبتنی بر ایندیم فسفاید یا ترکیبات مشابه آن از خود نشان می دهد. این امر بسیار هیجان انگیز است چرا که اگر شما بتوانید اینگونه مدارات را بسازید، بنابراین قار خواهید بود سیستم های آشکارسازی و تصویربرداری ارزان تری برای برخی از کاربردها بسازید. نتیجه ی این امر موجب کاهش هزینه ی این سیستم ها تا 100 برابر یا بیشتر خواهد بود."

مدارات فرا فرکانس بالا، پیش از این ساخته شده بودند، اما تنها با مواد عجیب و غریبی که ساخت آن ها بسیار هزینه بردار است. بر خلاف این، CMOS فرایند استانداردی است که در عمده ی مدارات در صنعت مدارات مجتمع از آن استفاده می شود. این روش راه را برای تولید انبوه و توزیع مدارات فرکانس بالا باز می نماید.

پروفسور کن او اظهار داشت: "با بکارگیری تکنولوژی پیشرفته ی TI برای ساخت این مدار، دانشگاه فلوریدا و TI نشان دادند که با استفاده از CMOS امکان واقعی این کار وجود دارد که ما تا پنج سال آینده قادر به انجام آن خواهیم بود."

کاربردهای این مدار جدید برای مثال شامل تجهیزات مانیتورینگ محیط می شود که با دقت زیادی حساس به آلودگی، گازهای مهلک یا عوامل بیوتروریسم می باشند. در تصویربرداری، مدارات فرکانس بالا روش هایی را ممکن می سازند که می تواند به داخل لباس افراد نفوذ کرده و سلاح های مخفی یا مواد منفجره ی پلاستیکی را مشاهده نماید. این مدار همچنین می تواند در تجهیزات پزشکی استفاده شده و تشخیص زودتر سرطان های پوست و دیگر سرطان ها را آسان تر نماید، و نیز در سیستم های صنعتی که روکش روی قرص ها را بررسی می کنند تا از ضخامت مناسب و یکنواختی آن ها مطمئن شوند.

تکنولوژی فرایند 45 نانومتری توان-پائین TI شامل برخی از روش هائی می شود که پردازنده هایی با چند میلیون ترانزیستور و مقرون به صرفه به بازار ارائه می دهد. این پردازنده ها کارائی بالا و مصرف توان پائینی دارند که برای پردازش کاربردهای پیشرفته بسیار مورد نیاز است. همچنان که این تکنولوژی در جهت افزایش عمر باتری در محصولات قابل حمل طراحی می شود، در عین حال کارائی بالائی برای انجام اعمال پیشرفته ی چند رسانه ای در یک طراحی فوق مجتمع از خود نشان می دهد.

ایرنا , فشرده كردن بلور اكسيد منگنز مي‌تواند آن را از يك عايق الكتريسيته به يك فلز رسانا تبديل كند.

به گزارش فيزورگ، محققان در گزارشي كه در نشريه "مواد" نيچر منتشر كردند، با استفاده از مدل‌سازي رياضي ساز و كار اين تغيير را نشان دادند.

"وارن پيكت" استاد فيزيك در دانشگاه كاليفرنيا در ديويس و مجري اين طرح گفت نتايج اين تحقيق نشانگر پيشرفت در مدلسازي اين مواد است و مي‌تواند اطلاعاتي در مورد رفتار كاني‌هاي مشابه در اعماق زمين نشان دهد.

وي افزود، اكسيد منگنز مغناطيس است اما به خاطر واكنش‌هاي شديد بين الكترون‌هاي اطراف اتمها در اين بلور، در شرايط طبيعي جريان الكتريسيته را عبور نمي‌دهد.

اما تحت فشار در حدود يك ميليون اتمسفر (يك مگابار) ويژگي اكسيد منگنز را به حالت فلز تبديل مي‌كند.

پيكت و همكارانش ريچارد اسكالتر در دانشگاه كاليفرنيا در ديويس، "جان كيونز" از دانشگاه آوگسبورگ آلمان، "آلكسي لوكويانوف" از دانشگاه فني اورال روسيه و "ولاديمير آنيسيموف" در موسسه فيزيك فلز در يكاترين‌بورگ روسيه مدل‌هاي رياضي اكسيد منگنز را ساخته و اجرا كردند.

پژوهشگران دريافتند زماني كه اين اتم‌ها تحت فشار شديد به هم فشرده مي‌شوند، خاصيت مغناطيسي اتم‌هاي منگنز بي‌ثبات شده و از بين مي‌رود و در اين فرايند الكترون‌ها آزاد مي‌شوند تا در سراسر بلور حركت كنند.

دانشگاه تلاویو و دانشگاه هبرو ژوسلیم در اسرائیل با همکاری دانشگاه رژنسبورگ، دانشگاه مادرید، مدرسه تکنولوژی لاسن و دیگران، در تلاش برای توسعه ی الکترونیک مولکولی خود-سازماندهی که بر اساس ساختار DNA استوار است، می باشند.

به گزارش الکترونیوز، هدف اصلی این گروه، که از پشتیبانی اتحادیه ی اروپا برخوردار است، توسعه ی یک قطعه ی الکترونیکی نمونه بر اساس یک مولکول DNA تنها می باشد. هزینه ی این پروژه حدود دو میلیون یورو تخمین زده می شود. زمان اتمام آن نیز در آوریل 2009 برآورد شده است.

به گفته ی محققین، DNA بصورت طبیعی دو تا از سه ویژگی عمده ای که از قطعات الکترونیکی مولکولی انتظار می رود، از خود نشان می دهد که این ویژگی ها عبارتند از شناسائی و ساختاربندی قابل تعیین در مورد ترتیب و طول. ویژگی سوم که برای اجرای مشتقات DNA برای کاربردهای دستگاه های الکتریکی مورد نیاز است، هدایت الکتریکی است که هنوز در مورد DNA طبیعی قابل بحث و مجادله است.

این گروه تحقیقاتی اخیرا نانوسیم هایی را بر اساس DNA توسعه داد، که از طریق تغییراتی در DNA طبیعی بدست آمد و سیگنال های هدایتی خوبی از خود نشان می داد و در عین حال ویژگی های ساختاربندی و شناسائی را از پیش در بر داشت. هدف این پروژه یافتن نانودستگاه های بر اساس DNA بر پایه ی نانوسیم هایی است که قبلا کشف شده اند، و ادامه ی این کار تا دسترسی به کنترل کامل بر روی ساختار مولکولی و پاسخ الکتریکی، می باشد.

محققین گفتند: "ما امیدواریم در پایان پروژه یک سیم-دستگاه با یک پاسخ غیرخطی کنترل شده، و دارای دو حالت پایداری یا مقاومت دیفرانسیلی منفی، بیابیم." این دستگاه ها می توانند شبکه های خود-اسمبل هیبریدی محاسباتی در مقیاس نانومتر باشند، که می توانند جداول درستی را ایفا کنند. به گفته ی دنی پورات، از بخش فیزیک -شیمی دانشگاه هبرو، دستگاه های نانوالکترونیکی بر اساس DNA تا 1000 برابر کوچک تر از الکترونیک امروزی خواهند بود.

دانشمندان روشی برای تسریع تولید فیبرهای نوری بدون هسته کشف کرده اند.فیبرهای نوری هسته توخالی,نسل جدیدی از فیبرهای نوری است که منجر به فناوری های ارتباطاتی و محاسباتی سریعتر و قویترمی شود.

به گزارش الکترونیوز، طی فرآیندی، مدت زمان تولید این گونه فیبرها از حول و حوش یک هفته به تنها یک روز کاهش می یابد. بنابراین هزینه کلی تولید کاهش می یابد.

همچنین آزمایشات اولیه نشان می دهد که فیبر از هر جهت، نسبت به انواع فناوری های قبلی دارای برتری است. فیبر گام مهمی در پیشرفت فناوری های جدیدی که در آنها برای انتقال اطلاعات از نور به جای مدارهای الکتریکی استفاده شده، ایجاد کرده است.

این فناوری های جدید شامل ارتباطات نوری سریع تر، دستگاههای لیزری دقیق تر و قوی تر، تولید ارزان تر اشعه X و پرتو ماورا بنفش برای کاربردهای زیست-پزشکی و جراحی اپتیک، می باشند.

پروفسور جاناتان نایت از مرکز فتونیک و مواد فتونیکی دانشکده فیزیک دانشگاه Bath انگلیس اظهار داشت: "این یک پیشرفت اساسی در توسعه فناوری فیبر هسته توخالی می باشد."

این استاد دانشگاه افزود: "در فیبرهای نوری استاندارد، نور داخل یک هسته استوانه ای شیشه ای کوچک حرکت می کند.این حرکت در طول فیبر و به طرف پایین صورت می گیرد. حرکت نور داخل شیشه از خیلی جهات محدودیت هایی ایجاد می کند. برای مثال، اگر نور خیلی شدید باشد شیشه آسیب می بیند.همچنین شیشه باعث می شود که پالس های کوتاه نور به صورت تار و نامشخص پخش شوند و لذا از وضوح نور کاسته می شود. این امر باعث محدود کردن کارآیی این گونه فیبرها در ارتباطات و کاربردهای دیگر می شود."

وی همچنین گفت: "بنابراین فیبرهایی که در آنها نور از طریق هوا به پایین یک هسته توخالی حرکت می کند قطعا نوید نسل بعدی فیبرهای نوری با کارآیی بهتری از خیلی جهات را می دهد."

مشکلی که در توسعه فیبرهای هسته توخالی وجود دارد این است که تنها یک فیبر خاص تقریبا نوری قادر به هدایت نور به طرف پایین یک حفره هوا می باشد. دانشمندان از یک نمونه دو بعدی که دارای حفره های ریزی در شیشه و دور تا دور هسته است برای به دام انداختن نور داخل خود هسته استفاده می کنند.

طبیعت پر جزییات این فیبرها نشان می دهد که قبلا ساخت آنها مشکل بوده است و همچنین فقط برای بازه محدودی از طول موجها کار می کند.
هرچند,فرآیند جدیدی که توسط گروه فتونیک دانشگاه Bath توسعه داده شد، نشان می دهد که یک تغییر کوچک در این فیبرها بازه طول موج هایی که می توانند انتقال داده شوند را افزایش می دهد. این تغییر خیلی کوچک با باریک کردن دیواره شیشه ای که حول یک حفره مرکزی بزرگ قرار دارد ، به اندازه فقط یکصد نانومتر، انجام می پذیرد.

دانشمندان با حذف برخی مرحله های سخت مربوط به فرآیند تولید که منجر به کاهش مدت زمان تولید از حول و حوش یک هفته به تنها یک روز شد، به این موفقیت دست پیدا کردند.

این فیبر بهبود داده شده به عنوان بخشی از پروژهNextGenPCF متعلق به یک کمیسیون سرمایه گذاری اروپایی برای کاربردهایی در آشکارسازی گاز توسعه داده شد.

پروفسور نایت همچنین اظهار داشت: " نتایج استفاده از نور به جای مدارهای الکتریکی برای انتقال اطلاعات اساسی است."
"از این جهت فیبرهای نوری خیلی مواقع قدرتمندتر هستند و نوید روز خیلی نزدیکی را می دهد که فناوری اطلاعات(IT) , از دستگاههای نوری به جای مدارهای الکترونیکی کم کارآمد تشکیل خواهد یافت. می توان در تحقیقات زیست- پزشکی از این فیبرها برای جراحی یا تشخیص بیماری در هر جای بدن که با ارسال نور انجام می گیرد , استفاده کرد. تقریبا در هر وسیله ای که در آن می توان از نور استفاده کرد و یا نور مشخصه مهمی برای آن وسیله به حساب می آید، فیبرهای کریستالی فتونیکی می تواند آن را کارآمد تر، حساس تر و قدرتمندتر کند ."
ژورنال مرجع: 'روش های کنترل سطح در فیبرهای فتونیکی هسته توخالی با تلفات کم ' ، Optics Express , جلد 16 , مبحث 2 , صفحات 1142 تا 1149 .
برگرفته از اطلاعات فراهم شده توسط دانشگاه Bath انگلیس.

دیاتم ها - فیتوپلانکتن های تک سلولی (جلبک) - یکی از فراوان ترین اشکال زندگی موجودات بر روی زمین می باشند، که تخمین زده می شود سالانه 20 درصد از دی اکسید کربن محیط توسط آن ها مصرف می شود. مکانیزمی که آن ها استفاده می کنند - پوشاندن خود در پوسته ای الگودار از دی اکسید سیلیکون در هنگام سقوط به اعماق اقیانوس ها و دریا چه ها در سرتاسر جهان - موجب مصرف دی اکسید کربنی برابر با تمام جنگل های بارانی کره ی زمین می شود.

به گزاش الکترونیوز، هم اکنون یک مهندس برق، یک زیست شیمیدان و یک ژنتیک شناس قصد دارند تا با همکاری یکدیگر در شرکتی که تاسیس کرده اند - NimbleGen Systems- دیاتم ها را تحت کنترل در آورند و از آن به عنوان جایگزینی برای لیتوگرافی، جهت تولید الگوهای پیچیده بر روی نیمه هادی های آینده استفاده کنند. با شناسائی 75 ژن از بین 13000 ژنی که تشکیل الگوی دی اکسید سیلیکون را در دیاتم ها کنترل می کنند، محققین امیدوارند تا بطور دقیق، دیاتم ها را جهت ساخت چیپ های دلخواه کنترل نمایند. نتایج تحقیقات این گروه در نسخه ی آینده ی نشریه ی معتبر "Proceedings of the National Academy of Scienece" چاپ خواهد شد.

مایکل سوسمن، استاد زیست شیمیدان دانشگاه ویسکانزین-مدیسون، گفت: "با کنترل ژنتیکی [الگویابی دیاتم]، ما بطور بالقوه ای راه کاملا جدیدی را برای تولید در ابعاد نانو یافته ایم که در ساخت چیپ های رایانه مورد استفاده قرار می گیرد."

از آنجا که موجودات بسیار ریز به لحاظ میکروسکوپی بسیار کوچک می باشند، بطور بالقوه ای می توانند الگوهای زیر- میکرونی را بر روی نیمه هادی ها ایجاد نمایند که حتی فراتر از خوشبینانه ترین پیش بینی ها برای تکنیک های آینده ی فوتولیتوگرافی می باشد.

این استاد دانشگاه و مدیر مرکز بیوتکنولوژی دانشگاه مدیسون، NimbleGen را با همکاری فرانکو سرینا، مهندس برق، و فرد بلتنر، ژنتیک شناس، که هر دو از همان دانشگاه هستند، تاسیس کرد و با موفقیت ژنوم دیاتم Thalassiosira pseudonana را با همکاری ویرجینیا آرمبروست، استاد اقیانوس شناسی دانشگاه واشنگتن، مرتب کرد.

چیپ ترتیب دهی DNA

استفاده از ارگانیسم های زنده برای الگودهی چیپ های نیمه هادی، چندان هم که به نظر می رسد دور از ذهن نیست، چرا که الگوهای پیچیده ای که آن ها تولید می کنند منحصر به هر یک از انواع دیاتم می باشد، که بالغ بر 100,000 نوع می باشند. تا کنون، NimbleGen یک چیپ ترتیب دهی DNA برای شناسائی تمام ژن های این نوع ویژه از دیاتم ایجاد کرده است، اما همین روش باید بتواند بطور مشابهی دیگر انواع را نیز مرتب کند. از آنجا که هر نوع از دیاتم ها قابلیت الگودهی منحصربفردی دارد، مرتب سازی آن ها کاتالوگ گسترده ای از الگوها را ایجاد خواهد کرد که می توانند ترکیب شده یا تطابق داده شوند.

دیاتم ها پوسته ی محافظ خود را با رسوب گذاری پی در پی خطوطی از دی اکسید سیلیکون (در ابعاد زیر میکرونی) می سازند، که این ماده رایج ترین عایق مورد استفاده در تولید چیپ های نیمه هادی می باشد. با شناسائی 75 ژنی که مسئول تولید خط دی اکسید سیلیکون در دیاتم ها می باشند، محققین در نظر دارند تا ژن های معینی را فعال یا غیر فعال نمایند و از این طریق این خطوط را به دقت کنترل نمایند تا چیپ های آینده را به شکل دلخواه در آورند. محققین از بین این 75 ژن، 30 ژن را تعیین کرده اند (25 تای آن ها کاملا جدید بوده و شباهتی به ژن های از پیش شناخته شده ندارند) که با کشت دیاتم ها در سطوح پائینی از اسید سیلیسیک، قابل کنترل می باشند.

در حال حاضر دانشمندان با استفاده از فرایند ملالت آور آزمون و خطا، سعی بر فهرست کردن تاثیرات فعال یا غیر فعال سازی هر یک از ژن ها بر روی تولید الگو کار می کنند. با ایجاد این فهرست، NimbleGen همچنین قادر خواهد بود تا چیپ DNA ای را که برای مرتب سازی اولین گونه ی دیاتم اختراع کرده بود، بهبود ببخشد و امکان مرتب سازی سایر انواع دیاتم ها را با سرعت بیشتری مهیا سازد. با این حال، چندین سال به طول خواهد انجامید تا امکان کنترل کافی بر روی دیاتم ها و الگودهی چیپ های واقعی با ارگانیسم های زنده میسر شود.

به گفته ی محققین انگلیسی، صفحات با ضخامت اتمی متشکل از یک ترکیب کربنی با نام گرافین، رکورد رسانایی در دمای اتاق را خواهد شکست.

به گزارش الکترونیوز و به نقل از نیوساینتیست، این حقیقت که لایه های تقریبا دو بعدی امکان حرکت آزاد را به الکترون ها می دهند به این معنی است که این صفحات می توانند نسل جدیدی از میکروالکترونیک ابرسریع را ایجاد کنند.

برخی از ابزارها همچون ترانزیستور پیش از این از گرافین ساخته شده اند، اما هنوز هم ویژگی های بنیادی آن در حال تحقیق و بررسی می باشد.

گرافین نامی است که به یک صفحه ی متشکل از اتم های کربن که بصورت یک آرایش شش ضلعی مرتب شده اند، اطلاق می شود. توده ای از این صفحات گرافیت موجود در هسته مداد را ایجاد می کند، اما تا همین اواخر جداسازی یک لایه ی مجزا از آن کار بی نهایت مشکلی بود.

این تحقیق جدید توسط دانشمندان دانشگاه منچستر - که برای اولین بار در سال 2004 گرافین در آنجا جداسازی شد - و با همکاری روسیه، هلند و امریکا انجام شد.

بر اساس محاسبات این گروه، گرافین خالص بیش از مواد دیگری چون طلا، سیلیکون، گالیم آرسناید، و نانولوله های کربنی امکان حرکت آسان تر الکترون ها را فراهم خواهد کرد.

کیفیت الکترونیکی

جابجائی (موبیلیته) بار الکتریکی در یک نیمه هادی با اصطلاح "کیفیت الکترونیکی" شناخته می شود و شاخصی برای تعیین سرعتی است که مواد قادر به تامین آن در الکترونیک می باشند.

برای مثال، گالیم آرسناید در فرستنده ی تلفن های همراه استفاده می شود چرا که بالا بودن کیفیت الکترونیکی آن به معنای این است که می تواند در مقایسه با سیلیکون که در کاربردهای دیگری استفاده می شود، در فرکانس های بالاتری کار کند.

در دمای اتاق، گالیم آسناید کیفیت الکترونیکی برابر با 8500 cm2/Vs دارد در حالی که کیفیت الکترونیکی سیلیکون 1500 cm2/Vs می باشد. اما بر اساس این تحقیق جدید، گرافین با کیفیت خوب و بدون ناخالصی باید به عددی برابر با 200,000 cm2/Vs برسد.

طی آزمایشات نشان داده شد که دو عامل متفاوت موجب کاهش جابجائی بار الکتریکی می شوند.

عامل اول یک محدودیت سرعت ذاتی است که غیر قابل تغییر است: ریپل (ناهمواری) در صفحات موجب ایجاد نوسانات و لرزش هایی ناشی از عبور گرما از گرافین می شوند، که منجر به کاهش جابجائی الکترون ها می شود.

دومین عامل تراکم الکترون ها وجود ناخالصی در گرافین است. البته این مورد می تواند با ساخت بهتر بهبود یابد، به این معنا که کیفیت الکترونیکی ماده باید به سطوح مورد نظر جهت شکستن رکوردهای قبلی برسد.

مشکلات ساخت و تولید

آندره جیم، عضو گروه دانشگاه منچستر، گفت: "گرافین بالاترین کیفیت الکترونیکی را بین تمام مواد شناخته شده نشان می دهد. تحقیقات ما آن را به عنوان بهترین ماده ی ممکن برای کاربردهای الکترونیکی مجزا می کند."

والت د هییر از موسسه ی تکنولوژی جئورجیا، امریکا، اظهار می کند که نمونه ی انجام شده با آنچه که او بر اساس رفتار مواد مشابهی چون نانولوله ها انتظار داشت، مطابقت می کند.

اما او می افزاید که نتایج نشان دهنده ی مانعی بین گرافین و صنعت الکترونیک می باشد - جدا کردن یک لایه ی خالص از گرافین در اندازه هایی که به اندازه ی کافی برای تولید صنعتی بزرگ باشند، کار سختی است. "آن ها نیازمند ماده ای قابل کار کردن بر روی آن هستند که بصورت ویفرهای بزرگ عرضه شوند مانند سیلیکون."

نمونه های آزمایشگاهی که در این تحقیق استفاده شدند، بوسیله ی جداسازی لایه های گرافین از تکه های بزرگ گرافیت با استفاده از نوارهای چسبنده ساخته شدند. این روش، هرچند د آزمایشگاه مفید بود اما در شرکت های صنعتی کاربرد کمی دارد.

د هییر و همکارانش در حال حل این مشکل می باشند. آن ها پیش از این توانسته اند با گرم کرد ویفرهای کربید سیلیکون تا دمای 1300 درجه سلسیوس، لایه هایی از گرافین را بدست آوردند - این حرارت ماده را شکسته و موجب ایجاد گرافین می گردد.

نتایج این تحقیق در نسخه ی بعدی ژورنال Physical Review Letters چاپ خواهد شد.

پژوهشگران ژاپني وابسته به دانشگاه صنعتي توكيو توانستند كابل فلزي بسياري نازكي توليد كنند كه قطر آن به اندازه يك اتم (‪ ۰/۳‬نانو) است.

روزنامه نيهون كيزاي روز دوشنبه ، نوشت: پژوهشگران ژاپني براي ساخت اين كابل فلزي بسيار نازك، يك كابل فلزي بسيار نازك را كه قطر آن دو نانو بود در درون يك ظرف بدون هوا، كشيده‌اند.

پژوهشگران گفتند كه توسط ميكروسكوپهاي الكترونيكي از روان بودن رسانايي برق در اين كابل فلزي بسيار نازك، اطمينان يافتند.

پژوهشگران افزودند: قدرت انتقال برق دراين كابل فلزي كه قطر آن به اندازه يك اتم است ، به ميزان خاصي بوده و اگر شمار كابل از اين نوع به دو عدد برسد، ميزان رسانايي برق نيز دو برابر مي‌شود.

به‌گفته پژوهشگران،اين موضوع تا سطح چهار كابل نتيجه مشابه‌اي داشته است.

پژوهشگران گفتند كه در آزمايش‌هاي خود با استفاده از فناوري مشابه توانستند، كابلهاي فلزي نازكي را نيز بسازند كه قطر آنها دو ، سه و يا چهار اتم است.

پژوهشگران ژاپني مي‌گويند، اين دستاورد مي‌تواند نقطه عطفي براي رسيدن به فناوريهاي نويني در زمينه ساخت قطعات الكترونيكي نسل آينده در جهان باشد.

پژوهشگراني از فنلاند و دانشگاه صنعتي هلسينكي ايتاليا، اولين ترانزيستور گرمايي در مقياس نانومتر را طراحي كردند و ساختند.

بر اساس گزارشي كه در مجله فضاي نانو منتشر شده است، اين اولين ترانزيستور گرمايي است كه از يك فلز و يك ابر رسانا تركيب شده است.

در اين گزارش به نقل از "ماتياس مشك" يكي از اين پژوهشگران آمده است، با استفاده از اين نوع ترانزيستورها مي‌توان دستگاه‌هاي خنك‌كننده مناسب‌تري ساخت.

همچنين در اين گزارش آمده است، از فناوري ساخت اين ترانزيستورها مي‌توان در ساخت حسگرهاي تصويري استفاده نمود.

دستگاه‌هاي متداول سرمايشي به دستگاه‌هاي بزرگ و جاگير نياز دارند.

مهمترين برتري اين ترانزيستورهاي گرمايي، نانو مقياس بودن آنهاست، بنابراين فضاي كمي را اشغال مي‌كنند.

دستگاهي كه اين گروه ساخته‌اند تا دماي ‪ ۰/۱‬درجه بالاي صفر مطلق كار مي‌كند.

مشك تاكيد كرد، علم واقعا زيباست و اين تحقيق گامي است براي درك توانايي ديگري در مقياس نانو متر كه فناوري سردسازي الكترون منفرد است.

STMicroelectronics خبر از ساخت اولین دستگاه های عملگر خود با استفاده از تکنولوژی 45 نانومتری CMOS رادیو فرکانسی (RF) داد.

به گزارش الکترونیوز، این شرکت مدعی است که این ابزارهای روی چیپ، نمونه هایی هستند که یک رشته ی عملگر از آشکارسازی اولیه ی سیگنال RF گرفته تا خروجی داده ی دیجیتالی را به صورت یکپارچه در می آورد. این نمونه های اولیه با ابعادی برابر با 0.45 میلی متر مربع شامل تقویت کننده ی نویز پائین، میکسر، مبدل آنالوگ به دیجیتال و فیلتر می باشد که در ولتاژ 1.1 ولت کار می کند.

این ابزارهای عملگر که اولین ابزارها در نوع خود می باشند، از ترکیب تکنولوژی پیشرفته ی 45-nm CMOS RF متعلق به ST و مجرب بودن این شرکت در طراحی، شبیه سازی و اختصاصی سازی RF نشات می گیرد. این چیپ ها روی ویفرهای سیلیکونی 300 میلی متری و در سایت تولیدی ST در کرولز فرانسه ساخته می شوند.

مایک تامسون، مدیر گروه تکنولوژی و تحقیقات پیشرفته ی ST، در این باره گفت: "نتایج بدست آمده از این ابزارها، کاملا توانائی تکنولوژی 45 نانومتری RF ما را برای ارائه ی روش های اتصال نسل بعدی WLAN به بازار را اثبات می کند."

اتصالات دهنده های نوری بر روی سیلیکون، نمایانگر آینده ای است که فوتون ها جایگزین الکترون ها شده و حجم انبوهی از داده های سرعت بالا را میان هسته های میکروپراسسورها جا به جا خواهند کرد.

در این بین، یکی از قطعات اصلی مادولاتور الکترو- نوری می باشد که به خروجی الکتریکی یک هسته این امکان را می دهد تا یک پرتو لیزری سیلیکونی را در قالب پالس های کدشده مادوله کند که این پالس ها می توانند به ورودی هسته ی دیگری فرستاده شوند.

به گزارش الکترونیوز، مرکز تحقیقاتی واتسون IBM، روز سه شنبه، اعلام کرد که موفق به دستیابی به یک مادولاتور الکترو- نوری Mach-Zehnderبا سرعت 10 گیگابیت بر ثانیه شده اند که کوچکتر از 100 میکرون بوده و با توانی قابل مقایسه با ابزارهای نوری گسسته ای که امروزه موجود می باشند، کار می کند.

ویلیام گرین، محقق IBM، در این باره گفت: "ما به دو پیشرفت مهم دست یافته ایم. اولی رسیدن به اندازه ای 1000 برابر کوچکتر، و دومی دستیابی به پائین ترین حد توان RF برای مادولاتورهای الکترو- نوری است که تاکنون گزارش شده است. در کاربردهای روی چیپ، این مقیاس کاملا قابل مقایسه با ابزراهای نوری موجود در زمینه ی ارتباطات می باشد."

او همچنین افزود: "ما در نظر داریم این تکنولوژی را -- توانائی کنترل سیگنال های نوری به صورت الکتریکی -- در انواع دیگری از ابزارهای قابل کنترل الکتریکی که برای شبکه های نوری روی چیپ نیاز داریم، مانند سوئیچ های نوری سیلیکونی، به کار گیریم.

مادولاتورهای الکترو- نوری مجموعه ای از داده های الکتریکی را قادر می سازد تا باز و بسته شدن یک شاتر نوری را کنترل کنند، در نتیجه اطلاعات الکتریکی دیجیتالی روی یک لیزر، بوسیله ی شکستن آن به شکل یک سری پالس های نوری، کدگذاری می شود. راه های بی شماری برای ایجاد یک مادولاتور الکترو- نوری سیلیکونی موجود می باشد. برای نمونه، IBM و دیگرانی مادولاتورهای حلقه ای بر اساس رزوناتور را ساخته اند که پنج برابر کوچکتر از چیزی است که IBM در روز سه شنبه گزارش داد. اما مادولاتورهای حلقه ای به آسانی قابل ساخت نیستند.

گرین در این باره اضافه کرد: "ما به این علت از Mach-Zehnder استفاده کردیم که بر پایه ی یک فرومتر داخلی استوار است که به نسبت یک نوع رزوناتوری مانند مادولاتور حلقه ای، پهن باند می باشد. مادولاتورهای Mach-Zehnder نسبت به نوسانات محیطی مثل دما، یا حتی تغییرات فرایند ساخت در اندازه حساسیتی ندارند که آن را برای محیط های صنعتی ایده آل می سازد.

پیش از این مادولاتورهای Mach-Zehnder در ابعادی به اندازه ی یک سانتی متر بودند، که علت عمده ی آن تزریق کاریر (carrier) هائی بود که ایندکس های انکساری را که هنگام تراکنش با نور ناکارآمد بودند، کنترل می کنند. با استفاده از ساختار موج راهبر نانوفوتونیکی با مقیاس زیاد، IBM قادر به کارامدتر کردن آن تراکنش شد که منجر به کاهش اندازه ی مادولاتور به 100 میکرون گشت.

در مرحله ی بعدی، تیم تحقیقاتی IBM قصد دارند تا این ساختار را برای دستیابی به توان RF پائین تر، از میلی آمپر به میکروآمپر، بهینه کنند. از این طریق، ابزارهای گسسته ی موجود می توانند به صورت یک شبکه ی نوری کامل بر روی یک چیپ CMOS یکپارچه شوند.

پردازش نیمه هادی ها در دمای اتاق می تواند امکان کاربردهای گسترده ای چون بیلبوردهای الکترونیکی و کاربردهای بسیار کم هزینه ای مانند برچسب های RFID را در اختیار ما قرار دهد. اما اغلب ترانزیستورهای در دمای اتاق، جابجائی الکترونی ناامید کننده ای در حدود یک صدم سانتی متر مربع بر ولتاژ ثانیه (cm2/Vs) دارند.

به گزارش الکترونیوز، محققین موسسه ی تکنولوژی جئورجیا (Georgia) ادعا می کنند، به روشی برای ساخت ترانزیستورهای در دمای اتاق دست یافته اند که 100 برابر سریع تر می باشد. در این روش برای ساخت کانال های ترانزیستورها از لایه های نازک کربن 60 (C60)، که با نام باکی بال یا فولرنس نیز شناخته می شود، استفاده شده است.

برنارد کیپلن، استاد موسسه ی جئورجیا، گفت: "ما ادعا نمی کنیم، اولین آزمایشگاهی هستیم که ترانزیستورهای C60 را در دمای اتاق ساخته ایم. چیز تازه ای که در کار ما وجود دارد این است که موفق به نمایش همزمان فاکتورهائی چون مقدار جابجائی بسیار بالائی حدود 3 تا 5 cm2/Vs در دمای اتاق، قابلیت تولید مجدد خوب، پایداری مناسب، ولتاژ آستانه ی پائین، و نسبت جریان on/off بزرگ شده ایم.

آزمایشگاه های سرتاسر جهان به دنبال فرایندهای تحت دمای اتاق می باشند چرا که امکان ساخت نمایشگرهای بزرگ و ابزارهای کم هزینه ای مانند برچسب های RFID با استفاده از وسایل ازان قیمت و با حجم بالا را میسر می سازند. این امر نیاز ما به فرایندهای گران و با دمای بالا در اتاق های تمیز را از بین می برد. روش های بسیاری از مواد ارگانیک برای ترانزیستورها استفاده می کنند و در عین حال تلاش می کنند تا با استفاده از فرمولاسیون های جدید، راه هایی برای افزایش جابجائی الکترونی بیابند.

برخی ها به جابجائی الکترونی حتی بالاتر از گروه تکنولوژی جئورجیا نیز دست یافته اند، اما این کار را با متوسل شدن به دماهای بالا جهت ایجاد ترانزیستورهای ارگانیک انجام داده اند. شرکت Kovio یک جوهر سیلیکونی غیر ارگانیک برای ساخت ترانزیستورهای با لایه ی نازک ابداع کرده است که می تواند به روش ink-jet printing ساخته شود، البته در دماهایی بسیار بالا برای لایه های پلاستیکی.

ترانزیستورهای جئورجیا با اینکه به جابجائی الکترونی ناشی از دماهای بالا ( که به ادعای کوویو به خوبی پلی سیلیکون می باشد) نرسیده است اما به جابجائی بهتر از سیلیکون غیر متبلور دست یافته است. یکی از کاربردهای بالقوه ی آن نمایشگرهای خدماتی می باشند که تنها به سرعت refresh ای حدود 16 میلی ثانیه نیاز دارند. و می توانند بر روی لایه های پلاستیکی ارزان قیمت قرار بگیرند.

به گفته ی کیپلین، او و تیمش در نتیجه ی سال ها تجربه به پارامترها و موادی که برای رسیدن به حداکثر جابجائی الکترونی در دماهای پائین مورد نیاز است، دست یافته اند. به عقیده ی وی، انتخاب دی الکتریک گیت و انتخاب فلز برای الکترودها نقش مهمی در این بین بازی می کنند.

وسیله ی نشان داده شده برای راحتی کار بر روی یک لایه ی سیلیکونی شاخته شد، اما این محققین مدعی اند که تمامی عناصر ترانزیستور C60 ارگانیک آنها در دمای اتاق ساخته شده است. الکترود فلزی ترانزیستور درست مانند فرایند بکار رفته در دیودهای ارگانیک ساتع کننده نور و سلول های خورشیدی پلاستیکی در جای خود قرار گرفت.

کیپلین در این باره می گوید: "الکترودهای ما بالای نیمه هادی ارگانیک، با استفاده از ماسک سایه و تبخیر گرمائی ساخته شد. بوسیله ی حفظ فاصله مناسب (3 فوت) بین منبع فلز و لایه ی زیرین، این لایه چندان گرم نشد."

در گام بعدی، محققین به دنبال ساخت هر دو نوع ترانزیستور با کانال n و کانال p می باشند تا از این طریق بتوانند مدارات کاملی را شبیه به اینورترهای CMOS، اسیلاتورهای حلقه ای، گیت های منطقی و درایورهای نمایشگرهای اکتیو- ماتریس با استفاده از مواد ارگانیک در دمای اتاق بسازند.

کیپلین همچنین افزود: " حرکت از سیلیکون به سمت زیر لایه های پلاستیکی نیز هدف تحقیقاتی آینده ی ماست."

یکی از نقاط ضعف استفاده از C60 برای کانال های ترانزیستور، حساسیت آنها به اکسیژن است، به این معنی که این دستگاه ها باید در یک جو نیتروژنی مورد استفاده قرار گیرند. محققین در حال کند و کاو بر روی این مشکل می باشند تا از طریق تغییر فرمولاسیون مولکول های فولرن و بسته بندی آن مانع از ورود هوا شوند.

فلزات ابررسانا با مقید کردن الکترون ها بصورت جفت هائی به نام زوج کوپر کار می کنند که از این طریق حرکت آنها بصورت زنجیرهای طولانی از الکترون ها در می آید. نوسان این الکترون ها با نوسان شبکه ی هادی همزمان می شود (در حدود دمای صفر مطلق)، در نتیجه از برخورد با اتم های فلز که مقاومت آن را تعیین می کنند، جلوگیری می شود.

به گزارش الکترونیوز، جیمز والز، محقق دانشگاه Brown، مدعی است که موفق به کشف زوج های کوپر در ابرعایق ها گشته است که در دمای صفر مطلق، مقاومت بی نهایت از خود نشان می دهد. این ابرعایق ها می توانند بطور کامل از هدایت الکتریکی جلوگیری کنند و ممکن است روزی به همراه ابررساناها، جهت تولید ابرمداراتی که هیچ گرمائی تولید نمی کنند، در سیم کشی استفاده شوند.

والز می گوید: "ما به این موضوع دست یافته ایم که زوج کوپر نه تنها می تواند برای هدایت الکتریسیته با مقاومت صفر استفاده شود، بلکه برای بلاک کردن جریان الکتریسیته نیز کارائی دارد."

محققین Brown با استفاده از قرار دادن بیسموت (bismuth)، که یک ماده ی ابررسانا می باشد، در یک لایه ی نازک با ضخامت تنها چهار اتم، شروع به کشف ابرعایق ها کردند. آنها قالبی برای این لایه ی نازک ساختند که با حفره های 50 نانومتری سوراخ شده بود، و شرایط را به گونه ای تغییر می داد که امکان تبدیل بیسموت از یک ابررسانا به یک ابرعایق را مهیا می ساخت.

این محققین در حال حاضر بر روی توسعه ی تئوری ای کار می کنند تا با تئوری ابررسانایی برابری کرده و در عین حال کاربردهای ابرعایقی را شرح و بسط می دهند. تا کنون، دانشمندان این مطلب را تئوریزه کرده اند که هنگام ابرعایقی، زوج های کوپر به جای اتصال زنجیروار، با هم قفل می شوند. حفره های موجود در قالب بیسموت، زوج های قفل شده را در حین اینکه بصورت مجزا در گرداب های بسیار ریزی در حال چرخش بودند، قادر به آشکارسازی می نمود.

در مرحله ی بعدی، محققین Brown امیدوارند که ابرعایق هائی برای سیم های ابررسانا تولید نمایند که در مقابل گرما مقاومت کنند. اگر ابرعایق ها بتوانند برای استفاده در سیم ها کامل شوند، قدم بعدی می تواند یکپارچه سازی آنها در کنار ابررساناها برای استفاده در مدارات باشد.