Нановолокна

Закон Мура для микросхем

В 1965 году инженер Гордон Мур предсказал, что количество транзисторов на интегральной схеме, которая является предшественницей микропроцессора, будет увеличиваться в два раза примерно каждые два года. Сегодня мы называем этот прогноз законом Мура, хотя на самом деле данный закон не является научным.

Закон Мура является скорее сбывшимся пророчеством о развитии компьютерной индустрии. Производители микропроцессоров стремятся соответствовать данному закону, так как в противном случае их опередят конкуренты. Чтобы разместить больше транзисторов на одном чипе, инженеры должны проектировать транзисторы меньшего размера.

Закон Мура для микросхем

На самом первом чипе было около 2200 транзисторов. А на сегодняшний день один микропроцессорный чип способен вместить сотни миллионов транзисторов. Тем не менее, компании полны решимости спроектировать транзисторы еще меньшего размера, стараясь втиснуть как можно большее их количество в более мелкие чипы.

Уже существуют компьютерные чипы с наноразмерными транзисторами (наноразмер считается от 1 до 100 нанометров – нанометр, в свою очередь, составляет одну миллиардную метра). Транзисторы будущего должны быть еще меньше.

Структура нановолокон имеет удивительное соотношение длины с шириной. Нановолокно может быть невероятно тонким — можно создать нановолокна диаметром всего один нанометр, хотя инженеры и ученые, как правило, работают с нановолокнами шириной от 30 до 60 нанометров.

Ученые надеются, что вскоре мы сможем использовать нановолокна для создания самых маленьких транзисторов, однако на этом пути есть довольно серьезные препятствия.

Нановолокна

В зависимости от того, из чего сделано нановолокно, оно может обладать свойствами таких материалов как:

  • Диэлектрика
  • Полупроводника
  • Металла

Диэлектрики не пропускают электрического тока, в то время как металлы являются очень хорошими проводниками. Полупроводники занимают промежуточную позицию, обладая электропроводимостью при соответствующих условиях.

Нановолокна

Располагая полупроводники в надлежащей конфигурации, инженеры могут создать транзисторы, которые работают либо как переключатели, либо усилители.

Свойства нановолокна

Некоторые интересные — и парадоксальные – свойства, которыми обладают нанопровода, обусловлены малым размером. Когда вы работаете с предметами, которые находятся на наноуровне или даже меньше, вы сталкиваетесь с миром квантовой механики. Квантовая механика может сбивать с толку даже специалистов этой области, и очень часто она идет в разрез с классической физикой (также известной как ньютоновская физика).

К примеру, обычно электрон не может пройти через диэлектрик. Однако, если диэлектрик достаточно тонкий, электрон может проходить от одной стороны диэлектрика к другой. Это называется туннелирование электронов, но название не дает представления о том, насколько странным может быть этот процесс.

Электрон проходит от одной стороны диэлектрика к другой, фактически не проходя через сам диэлектрик или занимая место внутри него. Можно сказать, он телепортируется с одной стороны к другой. Вы можете предотвратить туннелирование электронов, используя более толстые слои диэлектрика, так как электроны могут перемещаться только на очень маленькие расстояния.

Другим интересным свойством является то, что некоторые нановолокна являются баллистическими проводниками.

Нанопровода

В обычных проводниках электроны сталкиваются с атомами в материале проводника. Это замедляет движение электронов и создает тепло в качестве побочного продукта. В баллистических проводниках электроны могут проходить через проводник без столкновений.

Нановолокна могут эффективно проводить электричество без побочных продуктов в виде интенсивного тепла. На наноуровне свойства элементов могут сильно отличаться от ожидаемых. Например, в сыпучем виде золото имеет температуру плавления более 1000 градусов Цельсия. Уменьшая крупицы золота до размера наночастиц, вы уменьшаете и температуру его плавления, потому что, когда вы уменьшаете любую частицу до наноразмера, происходит значительное увеличение соотношения площади с объемом.

Крупицы нано золота

Кроме того, в наноразмере, золото ведет себя как полупроводник, но в сыпучей форме является проводником. Другие элементы также ведут себя необычно на наноуровне. В сыпучем виде алюминий не имеет магнитных свойств, но совсем небольшие группы атомов алюминия обладают собственным магнитным моментом.

Элементарные свойства, с которыми мы сталкиваемся в нашей повседневной жизни, и то, как они, на наш взгляд, должны себя проявлять, могут не соответствовать представлениям, когда мы уменьшаем эти элементы до наноразмеров.

Нановолокна

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Подробнее в Время новых технологий
Нанотехнологии
Что такое нанотехнологии

Современные нанотехнологии Нанотехнология – слово, имеющее английское происхождение. Сейчас под этим термином...

Закрыть