Apakah nanoelektronik dan bagaimana ia berfungsi

Bidang elektronik yang terlibat dalam pembangunan asas teknologi dan fizikal untuk pembinaan litar elektronik bersepadu dengan saiz unsur kurang daripada 100 nanometer dipanggil nanoelectronics. Istilah "nanoelectronics" sendiri mencerminkan peralihan dari mikroelektronik semikonduktor moden, di mana saiz unsur diukur dalam unit mikrometer, kepada elemen yang lebih kecil - dengan saiz puluhan nanometer.

Dengan peralihan kepada nanoscale, kesan kuantum mula menguasai skema, mendedahkan banyak sifat baru, dan, dengan itu, menandakan prospek untuk penggunaan berguna mereka. Dan jika bagi kesan kuantum mikroelektronik seringkali kekal parasit, kerana sebagai contoh, dengan penurunan saiz transistor, kesan terowong mula mengganggu operasinya, maka nanoelectronics, sebaliknya, dipanggil untuk menggunakan kesan sedemikian sebagai asas untuk elektronik nanoheterostructured.

Setiap daripada kita menggunakan elektronik setiap hari, dan sudah pasti ramai orang telah melihat beberapa trend pasti. Memori di komputer semakin meningkat, pemproses menjadi lebih cekap, saiz peranti berkurangan. Apakah sebabnya?

Pertama sekali, dengan perubahan dalam dimensi fizikal unsur-unsur mikrosirkuit, dari mana semua alat elektronik pada asasnya dibina. Walaupun fizik proses tetap hampir sama hari ini, saiz peranti semakin kecil dan lebih kecil. Peranti semikonduktor yang besar beroperasi lebih perlahan dan menggunakan lebih banyak tenaga, dan nanotransistor - dan berfungsi lebih cepat, dan menggunakan tenaga yang kurang.

Diketahui bahawa semua badan material terdiri daripada atom. Dan mengapa tidak elektronik mencapai skala atom? Bidang elektronik baru ini akan membolehkan menyelesaikan masalah tersebut pada asas silikon konvensional hanya asas yang mustahil untuk diselesaikan.

Yang menarik adalah graphene dan bahan-bahan monolayer yang sama (lihat artikel - Ciri-ciri yang tidak dijangka adalah karbon biasa) Bahan seperti itu, satu atom tebal, mempunyai ciri-ciri luar biasa yang boleh digabungkan untuk menghasilkan pelbagai litar elektronik.

Sebagai contoh, teknologi yang berkaitan dengan mikroskopi siasat menjadikannya mungkin untuk membina pelbagai struktur atom individu di permukaan konduktor dalam vakum ultrahigh dengan hanya menyusun semulanya. Apa yang bukan asas untuk mencipta peranti elektronik monatomik?

Manipulasi bahan di peringkat molekul telah banyak mempengaruhi industri, mereka tidak memintas elektronik. Mikropemproses dan litar bersepadu dibina dengan cara itu. Negara-negara terkemuka melabur dalam pembangunan selanjutnya dari jalan teknologi ini - supaya peralihan ke nanoskal berlangsung lebih cepat, lebih luas, dan terus bertambah.

Dengan cara ini, beberapa kejayaan telah dicapai. Intel pada tahun 2007 mengumumkan bahawa pemproses berdasarkan unsur struktur dengan saiz 45 nm telah dibangunkan (diperkenalkan oleh VIA Nano) dan langkah seterusnya ialah untuk mencapai 5 nm. IBM akan mencapai 9 nm terima kasih kepada graphene.

Nanotube karbon (graphene) - Salah satu nanomaterials yang paling menjanjikan untuk elektronik. Mereka membenarkan bukan sahaja untuk mengurangkan saiz transistor, tetapi juga untuk memberikan ciri-ciri elektronik yang benar-benar revolusioner, baik mekanikal dan optik. Nanotube tidak menjerat cahaya, mudah alih, mengekalkan sifat elektronik litar.

Optimis kreatif terutama sudah bersedia untuk membuat komputer mudah alih yang boleh ditarik keluar dari saku seperti akhbar, atau dipakai dalam bentuk gelang di tangan seseorang, dan, jika dikehendaki, dapat digunakan seperti akhbar, dan seluruh komputer akan seperti ketebalan kertas skrin sentuh resolusi tinggi.

Satu lagi prospek untuk penerapan nanoteknologi dan penggunaan nanomaterials adalah pembangunan dan penciptaan cakera keras generasi akan datang.Pada tahun 2007, Albert Fert dan Peter Grünberg menerima Hadiah Nobel untuk penemuan kesan mekanik kuantum ultrahigh magnetik rintangan (kesan GMR), apabila filem nipis logam dari lapisan konduktif dan ferromagnet berselang-seli mengubah ketahanan magnet mereka dengan perubahan dalam arah timbal balik magnetisasi.

Dengan mengawal magnetisasi struktur dengan bantuan medan magnet luar, adalah mungkin untuk mencipta sensor medan magnet yang begitu tepat dan untuk menjalankan rakaman yang tepat pada pembawa maklumat yang ketumpatan penyimpanannya akan mencapai tahap atom.

Nanoelectronics dan plasmatronics tidak dilangkau. Getaran kolektif elektron bebas di dalam logam mempunyai ciri panjang gelombang resonik plasmon sekitar 400 nm (untuk saiz zarah perak 50 nm). Perkembangan nanoplasmonik dapat dianggap telah dimulai pada tahun 2000, ketika kemajuan dalam meningkatkan teknologi untuk membuat nanopartikel dipercepat.

Ternyata gelombang elektromagnetik dapat ditransmisikan di sepanjang rantai nanopartikel logam, ayunan plasmon yang menarik. Teknologi sedemikian akan memungkinkan untuk memperkenalkan litar logik ke dalam teknologi komputer yang boleh bekerja lebih pantas dan menyampaikan lebih banyak maklumat daripada sistem optik tradisional, dan saiz sistem akan jauh lebih kecil daripada yang optik yang diterima.

Para pemimpin dalam bidang nanoelectronics, dan elektronik pada umumnya, hari ini adalah Taiwan, Korea Selatan, Singapura, China, Jerman, England dan Perancis.

Elektronik yang paling moden dihasilkan di Amerika Syarikat hari ini, dan pengeluar elektronik berteknologi tinggi yang paling besar adalah Taiwan, terima kasih kepada pelaburan oleh syarikat Jepun dan Amerika.

China adalah peneraju tradisional dalam bidang elektronik bajet, tetapi di sini keadaannya beransur-ansur berubah: buruh murah menarik pelabur dari syarikat berteknologi tinggi yang merancang untuk membina nanoproduction mereka di China.

Rusia juga mempunyai potensi yang baik. Pangkalan di bidang gelombang mikro, struktur pemancar, photodetectors, panel suria dan elektronik kuasa membolehkan, pada dasarnya, penciptaan bandar sains nanoteknologi dan pembangunan mereka.

Potensi ini memerlukan keadaan ekonomi dan organisasi untuk penyelidikan asas dan pembangunan saintifik. Segala-galanya adalah: pangkalan teknologi, kakitangan yang menjanjikan dan persekitaran saintifik yang berkelayakan. Hanya pelaburan yang besar diperlukan, dan ini sering menjadi ketinggian Achilles ...

Satu contoh penerapan nanoteknologi:Nanoantennas untuk menerima tenaga solar