Сегодня мы продолжаем обзор новинок мировой электроники, начатый в первой части цикла. На сей раз сделаем упор на нанотехнологии.
Наноботы – реальность
Кто из нас не смотрел фантастические фильмы, в которых крошечные роботы лечили людей, двигаясь по кровеносным сосудам? Оказывается сегодня это уже не фантастика. Лечить они, конечно еще не могут, а вот сбором той или иной информации вполне способны заняться. Правда пока о прогулках по сосудам речи не идет – все в стадии разработки. Но определенные и неплохие результаты в области технической диагностики уже достигнуты.
Ученые Массачусетского Технологического Института разработали микроскопические пассивные датчики, запрограммированные на распознавание тех или иных событий. Нанобот состоит из двух частей – подложки и активной части. Подложка состоит из устойчивой молекулы. Она настолько легкая, что из-за соударений с другими молекулами и наноботами может очень долго оставаться в воздухе, не падая на землю под действием силы тяжести.
Активная часть – тонкий двумерный фрагмент вещества типа графена, имеющий наноразмеры. Специальные добавки в это вещество делают его чувствительным к тому или иному химическому соединению. К примеру, аммиаку. К этому веществу подключен микроскопический фотодиод, исполняющий роль солнечной батареи питания.
Когда такой датчик натыкается на молекулы аммиака из нашего примера, свойства вещества меняются, и через систему проскакивает поток электронов, который фиксируется в устройстве памяти. Этакий одноразовый датчик. Наноботы входят в состав специального геля. Если такой гель распылить, скажем, в начале трубы и воздухом прогнать их к концу, то там наноботов можно собрать при помощи нанофильтра и подсчитать количество «сработавших» нанодатчиков.
После этого уже нетрудно оценить наличие того или иного вещества в исследуемом объекте и его концентрацию. Точно так же их можно прогонять и через кровеносные сосуды человека.
Гибкий аккумулятор – это реально
Гальванические элементы и аккумуляторы – неотъемлемая и обязательная часть любого носимого электронного устройства. Ученые из университета Рай разработали гибкий и высокопроизводительный аккумулятор толщиной в сотые сантиметра. Он не содержит лития и может использоваться в любой носимой электронике с относительно низким энергопотреблением, в том числе и гибкой. К примеру, в фитнес-браслетах или умных часах.
На заметку. Стоит заметить, что сверхтонкие аккумуляторы разрабатывались и раньше, но их производительность была в сотни раз ниже, чем у привычных нам литиевых аналогов.
Аккумулятор представляет собой два электрода из фторида никеля толщиной 900 нанометров. Путем травления в нем делается множество отверстий для увеличения площади, а значит, и электрической емкости. Между электродами находится электролит из гидроксида калия.
По заявлению химика Джеймса Тура такая конструкция может исполнять роль аккумулятора, хотя и имеет структуру конденсатора. В принципе это и то, и другое. Такой элемент можно разрядить мгновенно без последствий как конденсатор, а можно и малым током, как аккумулятор.
Как было отмечено выше, толщина такого элемента составляет сотые сантиметра. Что касается долговечности, то тут тоже все очень неплохо. После 10 000 циклов заряд/разряд и 1 000 циклов изгиба аккумулятор сохраняет 76% от первоначальной емкости. Основная сфера использования таких батарей, считают разработчики, - гибкая электроника, которая в последние годы бурно развивается.
Чип лечит сам себя
Чтобы достичь ближайшей к нам звезды, современным космическим кораблям понадобится около 18 000 лет. Цифра огромна и нереальна. Но, оказывается, благодаря современным технологиям может быть достигнута более высокая скорость – около 1/5 световой. На такой скорости до Альфы Центавра можно долететь всего за 20 лет.
Но чтобы разогнать огромный корабль до такой цифры, понадобится огромное количество времени и энергии, так что выгода от 1/5 световой сводится на «нет». Тем не менее, выход есть, как считают в NASA. Отправлять в путешествие нужно не огромный корабль, а микроскопический, нано. Его можно быстро разогнать до 1/5.
Но тут есть одна, казалось бы, неразрешимая проблема. Хрупкое микроскопическое устройство не выдержит воздействия космической радиации. Одевать его в защитный кожух, значит, увеличить габариты и массу корабля, что замедлит его разгон. Выход из положения нашли исследователи корейского института KAIST.
Суть его сводится к следующему. Через определенные промежутки времени через специальные «ворота» из нанопровода, окружающего чип, пропускается короткий (порядка 10 наносекунд) импульс тока, который мгновенно на короткое время разогревает конструкцию до 900 градусов Цельсия. Это тепло компенсирует снижение производительности полупроводников, вызванное космической радиацией.
В NASA провели тест основных компонентов будущего нанокорабля – контроллера, динамической оперативной памяти, флеш-памяти и подтвердили – технология работает и успешно справляется с дефектами, вызванными жестким космическим излучением. К примеру, ресурс оперативной памяти при таком «лечении» можно продлить в тысячу (!) раз.
Даже если проект микрокорабля и не будет осуществлен, ученые считают, что технология пригодится в космической отрасли для исследования ближнего космоса.
Синие светодиоды вместо консервантов
Все мы привыкли, что сегодня подавляющее большинство продуктов содержит огромное количество консервантов. Оказывается, от большинства из них можно отказаться. Ученые из университета Сингапура провели исследования и выяснили, что излучение синих светодиодов в сочетании с прохладной (+4 … +15 градусов Цельсия) существенно продлевает время хранения продуктов.
Дело в том, что практически все бактерии имеют светочувствительные клетки, которые поглощают электромагнитное излучение в видимой части спектра. Под воздействием излучения обычных синих светодиодов многие бактерии погибают, не успев испортить продукты. Таким образом, как считает руководитель проекта профессор Юк Хюн-Гюн, можно существенно продлить срок хранения продуктов, не подвергая их химической обработке и не используя зачастую вредные для человека консерванты.
Ну вот, пока и все об интересных новостях из мира электроники, техники и химии – свежих и не очень. Если вас заинтересовал этот цикл статей, пишите в комментариях. Я с удовольствием буду пополнять подборку интересностей.
