Bello laboratorijų mokslininkai sukūrė mikroskopišką veikiantį tranzistorių, milijoną kartų mažesnį negu smėlio smiltelė. Nebus sunku pagaminti ir didelį tokių komponentų kiekį, kadangi jie sugeba susiformuoti patys. Tiesa, iki tol, kol jie taps sudėtine komercinių gaminių ar kompiuterių dalimi, dar turės praeiti nemažai laiko.

   Iki šiol didžiausia kompiuterinių lustų pažanga buvo pasiekta nuolat mažinant jį sudarančių komponentų matmenis. Pirmasis tranzistorius buvo apie 2,5 cm dydžio, o dabar į tą patį kristalą įmanoma sutalpinti daugiau nei milijardą tranzistorių.

   Kompiuterių loginiams grandynams ir atminčiai naudojami lustai gaminami iš puslaidininkio silicio. Tačiau nemažai mokslininkų jau senokai dirba tolesnio miniatiūrizavimo srityje, siekdami sukurti elektronikos komponentus iš molekulių sankaupų. Kiekvienas molekulinis tranzistorius turėtų būti 10 kartų mažesnis negu bet kuris komponentas, pagamintas naudojant pažangiausią iš šiandien turimų silicio mikroelektronikos technologijų.

   Pirmiesiems molekulinį tranzistorių pavyko sukurti Bello laboratorijų mokslininkams Hendrikui Schonui, Zhenan Bao ir Hongui Mengui. Jie mažyčius veikiančius prietaisus pagamino iš organinių medžiagų, vadinamų tiolais.

   Dirbant su molekulės dydžio dariniais sunkiausia yra pagaminti veikiantį prietaisą. Trejetui padaryti tai pavyko privertus anglies, vandenilio ir sieros molekulių sankaupas susirinkti pačioms. „Mes paprasčiausiai paruošėme organinio puslaidininkio tirpalą, užpylėme jį ant pagrindo, o molekulės pačios pasistengė susirasti reikiamus elektrodus ir prie jų prisijungti", - pasakė mokslų daktarė Zhenan Bao.

   Mokslininkai jau panaudojo organinius komponentus paprastame elektroniniame grandyne, vadinamame įtampos inverteriu, dažnai naudojamame kompiuterių procesoriuose. Savo rezultatus jie paskelbė žurnale „Nature".

   Bello laboratorijų pranešime spaudai yra sakoma, kad iki tol, kol panašūs prietaisai bus pradėti naudoti komerciniuose gaminiuose, gali praeiti apie dešimtmetį. Maždaug tuomet savo fundamentines ribas turėtų pasiekti dabartiniai vis mažesnių silicio komponentų gavimo metodai.

   Pirmasis tranzistorius 1947 m. Williamo Shockley, Johno Bardeeno ir Walter Brattaino taip pat buvo sukurtas Bello laboratorijose.

   Pasak anglų mokslininkų, valdoma termobranduolinė reakcija yra netolimos ateities reikalas. Termobranduolinė reakcija suteikia energiją žvaigždėms. Nors ji ir yra kur kas pranašesnė už atominėse elektrinėse naudojamą branduolių skilimo reakciją, techniškai valdomos termobranduolinės reakcijos iki šiol nebuvo pavykę realizuoti niekam.

   Pasirodo, kad tam geriausia yra naudoti magnetiniame lauke laikomas labai karštas dujas, vadinamąją plazmą. Milžiniškais eksperimentiniais termobranduoliniais reaktoriais jau buvo pavykę kai ką nuveikti. Jungtinės Karalystės atominės energetikos tarnybos (UKAEA) mokslininkams dabar pavyko sukurti mažesnes tokių pat įrenginių versijas, kurios gali būti paprastesnės techniškai, pigesnės ir greičiau įrengiamos. Šie bandymai yra labai perspektyvūs.

   Naujasis įrenginys pavadintas „Mast" (Mega Amp Spherical Tokomak). Tai sumažinta tokomakų - eksperimentinių reaktorių, padėjusių išspręsti nemažai termobranduolinės reakcijos valdymo problemų, versija. „Mast" galima greičiau paleisti, jis efektyvesnis už didžiuosius įrenginius.

   Niekas neginčija, kad termobranduolinė reakcija yra labai perspektyvi. Jau beveik 50 metų mokslininkai stengiasi ją suvaldyti. Kad termobranduolinėje reakcijoje imtų jungtis atomų branduoliai, atomus iš pradžių reikia suskaldyti į elektronus ir branduolius. Taip atsiranda įelektrintos dujos, vadinamos plazma. Po to plikus branduolius reikia tiek suartinti, kad jie imtų jungtis vienas su kitu. Tai labai sunku padaryti, nes branduolių elektriniai krūviai atstumia vienas kitą.

   Saulės centre termobranduolinė reakcija vyksta esant 15 mln. laipsnių temperatūrai ir 100 tūkst. atmosferų slėgiui. Tokių sąlygų neįmanoma atkurti Žemėje, todėl reaktoriai turi veikti žemesniame slėgyje, bet aukštesnėje temperatūroje - apie 100 mln. laipsnių. Todėl kyla problemų išlaikant pačią plazmą.

   Geriausiai tai padaryti yra apsupus įelektrintas dujas galingais magnetiniais laukais. Iki šiol pats sėkmingiausias magnetinis „butelis" buvo tokomakas - riestainio formos kamera, išrasta Sovietų Sąjungoje. Tokomake plazmą laiko du magnetiniai laukai. Anglijoje yra pats didžiausias pasaulyje europinis tokomakas, vadinamasis JET. JET plazma įkaitinta iki 300 mln. laipsnių, taigi daugiau, nei reikėtų valdomai termobranduolinei reakcijai. Tačiau palaikyti magnetinius laukus būtų lengviau, jeigu reaktorius būtų mažesnis.

   Todėl UKAEA ir ėmėsi kurti „Mast". „Mast" laiko plazmą mažesniame tūryje, todėl efektyviau panaudojama energija. Dabar anglai mano, kad plėtojant ne JET, o „Mast" koncepciją, per kelis dešimtmečius gali pavykti sukurti ekologiškai švarius vidutinio dydžio termobranduolinius reaktorius, gaminančius pigią elektros energiją.

   Su puslaidininkiais, turinčiais didelį draustinės energijų juostos tarpą, siejami dideli lūkesčiai. Gali būti, kad daugeliu atvejų jis pakeis silicį. Siemens gamina ir parduoda diodus iš silicio karbido, SiC, kurie padidina DC/DC keitiklių efektyvumą, o Cree gamina iš SiC aukštadažnius galios tranzistorius ir šviesos diodus. GaN yra dar viena daug žadanti medžiaga, iš kurios gali būti pagaminti tokias pat aukštas įtampas kaip ir SiC atlaikantys prietaisai, tik žymiai didesnių dažnių.

   Ką pasakytumėte apie stiprintuvą, duodantį 40 V išvesties įtampą ir dirbantį 40 GHz dažnių juostoje? Tokius stiprintuvus būtų galima puikiai panaudoti kaip optinių sistemų moduliatorius.

   Iki šiol GaN buvo auginamas ant brangių safyro arba dar brangesnių SiC plokštelių. 2 colių skersmens plokštelė gali kainuoti apie 12 000 dolerių! Žinomiausi tokių plokštelių tiekėjai yra RF Nitro Communications, ATMI ir Cree.

   Dėl didelės kainos iki šiol GaN tyrimais domėjosi beveik vien amerikiečių kariškiai.

   Bet dabar gali prasidėti ir komercinių gaminių kūrimas. Amerikiečių firma Nitronex galiausiai sukūrė technologiją, leidžiančią galio nitridą auginti ir ant silicio padėklų. Tokia 4 colių skersmens plokštelė tekainuos apie 50 dolerių, todėl, prisimenant tai, kas pasakyta apie kainas aukščiau, šis atradimas yra tikra sensacija.

   Nitronex savąjį metodą pakrikštijo „Pendeo". Tai yra šoninio auginimo variantas. Pradžioje ant silicio plokštelės auginamas GaN, po to silicio dioksido sluoksnis, galiausiai - GaN sluoksnis. Silicio dioksidas izoliuoja viršutinį GaN sluoksnį, kuriame sukuriami tranzistoriai, nuo padėkle esančių defektų. Tačiau Nitronex iki šiol nepranešė, kokia yra šio proceso išeiga.

   Pasak Nitronex, kompanija pradės pardavinėti GaN jau kitais metais. Firma įkurta 1999 metais, joje dirba 47 žmonės.

   Pasak Jameso Meindlo, Qiango Cheno ir Jeffrey Daviso iš Džordžijos technologinio instituto, puslaidininkinis silicis, iš kurio dabar gaminami beveik visi integriniai grandynai, turi pakankamai rezervų ir iki 2011 m. gali sutalpinti tūkstantį kartų daugiau tranzistorių nei šiuo metu. Tokiuose lustuose būtų apie milijardą tranzistorių.

   Nors fizikai ir nemato principinių tokios pažangos kliūčių, tačiau, be abejo, teks spręsti nemažai techninių klausimų. Pavyzdžiui, laidūs ir izoliuojantys sluoksniai privalės būti daug plonesni nei dabar: nelaidaus silicio oksido sluoksnio storis turės būti apie vieną nanometrą, o visi luste esantys komponentai - ne platesni nei 10 nm.

   Meindlio vadovaujama mokslininkų grupė įvertino, kokios yra tolesnio silicio integrinių grandynų miniatiūrizavimo fizikinės ribos. Savo rezultatus jie paskelbė žurnale „Science".

   Medžiagotyroje jau seniai žinomas superplastiškumu vadinamas toks reiškinys, kai pakaitinus iki tol labai trapią keramiką, ji staiga tampa labai elastinga medžiaga, kurią galima ištempti nebijant sutraukyti. Žurnale „Nature" glaustai pranešama apie Japonijoje vykdomus šios srities tyrimus. Pasakojama apie cirkonio oksido keramikos bandinius, kuriuos įmanoma ištempti iki dešimties jų pradinių ilgių. Ypač stebina tai, kad tas pailgėjimas gali tetrukti vos kelias sekundes. Dabar svarstoma, kur šias savybes būtų įmanoma panaudoti. Galbūt ši medžiaga tiktų būti formuotų plieno detalių pakaitalas. Mažas keramikos svoris ypač domina kosminę techniką kuriančius inžinierius.