Magnetiniai puslaidininkiai siekia aukštesnių temperatūrų
Daugelis elektroninių
žaisliukų veikia dėl to, kad juose vienaip ar
kitaip juda elektros krūviai. Nauja spintronikos technologija naudos ne
tik elektronų krūvį, bet ir jų sukinį.
Sukinys yra tampriai susijęs su magnetiniais reiškiniais, o pirmieji
spintronikos prietaisai yra kompiuterinių
diskų nuskaitymo galvutės ir
magnetinės atsitiktinės kreipties
atmintinės MRAM (Magnetic Random Access
Memory); pastarosios nepraranda jose įrašytų duomenų net ir tada, kai
išjungiama maitinimo įtampa.
Tačiau spintroniniai kompiuterių lustai
bei kiti sudėtingesni įtaisai dar nėra
sukurti - skirtingai nei MRAM jiems gali prireikti magnetinių
puslaidininkių, o dabar žinomi puslaidininkiai
kambario temperatūrų diapazone
nėra magnetiniai. Kelios mokslininkų
grupės pastaruoju metu šioje srityje pasiekė ženklių rezultatų.
Vienas dažniausiai tiriamų
magnetinių puslaidininkių yra
manganu legiruotas galio arsenidas. 1998 m. Tohuku universiteto (Japonija)
mokslininkų grupė, vadovaujama Hideo
Ohno, parodė, kad ši medžiaga gali
išlikti feromagnetine iki 110 K temperatūros (-163
oC). (Feromagnetinės medžiagos lieka įmagnetintos ir
išjungus magnetinį lauką). Iš tos medžiagos
buvo pagaminti spintroniniai šviesos diodai, kurie skysto azoto
temperatūroje spinduliavo šviesą. Pastarosios
poliarizacija atitiko elektronų ir skylių
sukinių poliarizacijas.
2002 m. pabaigoje Masaaki Tanaka ir jo bendradarbiai iš Tokijo
universiteto atrado, kad palyginti nesudėtingas manganu legiruoto GaAs
atkaitinimo procesas padidina jo maksimalią darbo temperatūrą
(vadinamą Curie temperatūra) net iki 172
Kelvinų. Tai vis tebėra mažesnė už
kambario temperatūrą, bet rezultatas
teikė nemažai vilčių.
Tokijo grupės pagamintoji medžiaga yra heterodarinys: ją
sudaro keletas kruopščiai vienas po kito
molekulinių pluoštelių epitaksijos
būdu užaugintų sluoksnių. Manganu
legiruotas sluoksnis tėra trijų
atominių sluoksnių storio; jis yra įspraustas
tarp dviejų nelegiruoto galio arsenido sluoksnių, o jie visi užauginti ant
beriliu legiruotos medžiagos sluoksnio. Kiek vėliau kelių institutų
mokslininkams pavyko pakelti Curie temperatūrą beveik tiek pat (iki 150 K)
atkaitinant Mn legiruotą GaAs,
neturintį jokių heterodarinių.
Dar aukštesnes Curie temperatūras stebėjo Arthur F. Hebard ir
jo kolegos iš Floridos universiteto (JAV). Jo grupė naudojo anglimi
legiruotą galio fosfidą, kuris buvo
bombarduojamas didelės energijos mangano jonais. Magnetinės savybės šiuo
atveju išlikdavo ir ties 300 K - tai yra, kambario temperatūroje. Bet tam, kad
šį rezultatą būtų galima panaudoti
kuriant prietaisus, derėtų jį atkartoti
ir tvarkingiau užaugintoje medžiagoje, pavyzdžiui, naudojant tokį gerai
valdomą procesą, kaip
molekulinių pluoštelių epitaksija. Hebard
atkreipia dėmesį į tai, kad galio fosfidas
gerai tinka derinant jo darinius su siliciu, nes abiejų medžiagų
kristaluose atstumai tarp atomų yra beveik
vienodi. Gali būti, kad panašų
aukštatemperatūrio feromagnetizmo
reiškinį galima aptikti ir indžio bei
aliuminio lydiniuose su GaP, iš kurių yra
gaminami šviesos diodai.
Yra duomenų ir apie puslaidininkius su dar aukštesnėmis Curie
temperatūromis. Pavyzdžiui, 2002 m.
pradžioje Japonijos mokslinio instituto Ishikawa mieste grupė,
vadovaujama Hidenobu Hori, pranešė apie
Curie temperatūrą, lygią 940 Kelvinų.
Grupė tyrė galio nitridą, kuris irgi
buvo legiruotas manganu auginant molekulinių pluoštelių epitaksijos būdu.
Tačiau norint patvirtinti, kad feromagnetizmas pasireiškia ir tokioje
aukštoje temperatūroje, teks atlikti
nemažai papildomų tyrimų.
Į viršų
20 proc. efektyvumo saulės elementas
Saulės elementų gamintoja, amerikiečių kompanija
SunPower Corporation sukūrė neįprastai efektyvius
fotovoltinius saulės elementus. Jie, žymimi A-300 pavadinimu, turi
ypatingos konstrukcijos kontaktus, maksimaliai padidinančius elemento
darbinį plotą ir palengvinančius jų
gamybos automatizavimą. Saulės elementų efektyvumas viršija 20 proc. Tai
kur kas geriau negu dabar parduodami prietaisai, kurių šviesos energijos
vertimo elektra efektyvumai yra 12-15 proc.
A-300 yra gaminami iš monokristalinio silicio plokštelių, kurių
skersmuo yra 125 cm. Vienas elementas apšviestas generuoja 3 W galią, o
3 kW galios jėgainei pakanka tokiais elementais padengti mažesnį
nei 17 m2 plotą.
SunPower dalininkas yra kompanija Cypress
Semiconductors, kuri bendradarbiauja tobulinant
technologiją ir pradedant elementų masinę
gamybą. A-300 gamybos linija yra netoli
Cypress fabriko, Round Rocko mieste, Teksaso valstijoje. Greta
Cypress filialo Filipinuose SunPower tikisi įkurdinti ir savo naująją gamyklą.
A-300 priekinėje, saulės
apšviečiamoje dalyje nėra jokių kontaktų
- visi kontaktai yra plokštelių
užpakalyje, todėl šviesos panaudojimas
yra maksimalus. Antrame 2003 m. pusmetyje A-300 jau bus galima pirkti
nedideliais kiekiais, o masinė gamyba prasidės kitais metais.
Į viršų
Nusikaltėliai su rašaliniais spausdintuvais
Nuožmi rašalinių
spausdintuvų gamintojų konkurencija lėmė,
kad spalviniai skaitmeniniai spausdintuvai tiek atpigo, o jų spausdinimo
kokybė tokia gera, jog su maždaug 150
dolerių kainuojančiu prietaisu galima
pasigaminti padirbtų banknotų,
kuriuos blyškioje šviesoje nesunku
palaikyti tikrais.
Aliarmą paskelbė De La Rue, visame pasaulyje garsi, dokumentus
ir banknotus spausdinanti kompanija. Kompanija pakrikštijo naujos
kartos pinigų padirbinėtojus,
naudojančius labai pigius didelės skyros
rašalinius spausdintuvus,
"digifeiters" arba "skaitmeniniais padirbinėtojais".
Paskelbusi savo pareiškimą, De La Rue
sudrumstė tradicinę tylą, paprastai gaubiančią panašias
saugos problemas. Kompanijos atstovas spaudai pareiškė: "Tai yra labai
svarbus klausimas, todėl pamanėme, kad pats laikas pareikšti savo nuomonę
ir paskatinti žmones susirūpinti šia
problema."
De La Rue perspėja bankus ir vyriausybes: "Kol kas problemai
spęsti yra skiriama labai nedaug
dėmesio, nors viso pasaulio šalių centriniai
bankai jau susiduria su vis
gausėjančiu naudojant spalvinius
spausdintuvus padirbtų pinigų kiekiu."
Spalviniai kopijavimo aparatai, veikiantys kserografijos principu
ir naudojantys daug būgnų bei
įvairiaspalvius dažus, parduodami jau 25
metus. Bet jie kainuoja dešimtis tūkstančių dolerių, o nuo devintojo
dešimtmečio vidurio jų gamintojai
savanoriškai įdiegė visuose aparatuose
programas, aptinkančias piniguose esančias saugos žymes ir
nebeleidžiančias jų kopijuoti.
Šiuolaikinius rašalinius spausdintuvus galima įsigyti "pigiau
grybo", spausdintuvą galima gauti veltui
perkant asmeninį kompiuterį. Canon,
Epson, Hewlett-Packard ir Lexmark dabar gamina universalius įrenginius,
kuriuose suderintos spausdintuvo, kopijavimo aparato, skenerio ir
fakso funkcijos. Jų skyra yra labai
didelė: mažiausiai 4800 taškų colyje.
Kiekvienas gali jais nukopijuoti beveik viską.
Šie pigūs įrenginiai radikaliai
pakeitė pinigų ir dokumentų
padirbinėjimo pagrindus. De La Rue, kartu su kompiuterių firma
Software 2000 kuria specialią apsaugos sistemą, kuri
sudarys galimybę spausdintuvo valdymo programai atpažinti duomenų
kombinacijas, žyminčias daugelio šalių
banknotus. Tačiau spausdintuvų
gamintojai neskuba diegti šią technologiją.
De La Rue spėja, jog jie baiminasi, kad nenukentėtų spausdintuvų darbo
kokybė, nes šie gali "atsisakyti"
spausdinti ne tik pinigus, bet ir kitus piešinius
su labai smulkiomis detalėmis.
Į viršų
Ar tai jau ir bus pats karščiausias superlaidininkas?
Gandai apie superlaidininką, kuris veikia kambario
temperatūroje, sklido jau kelis mėnesius. Dabar
Pietų Afrikos fizikas Johanas Prinsas galiausiai paskelbė savo rezultatus
recenzuojamame moksliniame žurnale - tai toks pasiekimas, kokio
aukštatemperatūrio superlaidumo tyrimo sritis iki šiol nėra mačiusi.
Superlaidininkais elektros srovė teka be jokios varžos, todėl jame
nėra jokių šilumos nuostolių. Todėl
galima galvoti apie itin efektyvius elektronikos prietaisus ir elektros
perdavimo linijas. Bet pirmieji superlaidininkai, kurie buvo aptikti, veikė tik
absoliučiam nuliui artimose
temperatūrose. Devintojo dešimtmečio pabaigoje
atradus palyginti aukštose temperatūrose veikiančius superlaidžius
oksidus pradėta tikėti, kad gali pavykti
pagaminti ir kambario temperatūroje superlaidžias medžiagas. Bet
sumažėjo pranešimų apie tokius atradimus
ir daugelis mokslininkų ėmė į tai
žiūrėti labai skeptiškai. "Šilčiausi" iš
patvirtintų superlaidininkų gali veikti
ne aukštesnėse kaip 150 K temperatūrose.
Ar Prinsui, puslaidininkių specialistui pavyko pasiekti šį svarbų
tikslą? Jo aprašomas efektas yra gana
kontraversiškas, nors ir labai įdomus,
nes jis pasireiškia vakuume, prie pat paviršiaus. Visi iki tol žinomi
superlaidininkai buvo kietakūniai.
Savo bandymuose Prinsas naudojo sintetinio deimanto sluoksnį,
kurį legiravo deguonies atomais.
Prijungęs įtampą prie netoli paviršiaus
esančio auksu padengto zondo, jis sugebėjo
iš deimanto ištraukti elektronus į
vakuumą ir taip uždarė elektros
grandinę. Jis tvirtina, jog šis elektronų
sluoksnis yra superlaidus.
Prinsas visiškai nenorėjo sukurti superlaidininką.Tiesą sakant, jis
bandė atrasti medžiagą, kuri
emituoja elektronus ir būdama šalta, kad
galėtų panaudoti ją televizijos
ekranuose ar panašiuose vakuuminiuose prietaisuose. Jis norėjo perkelti elektronus
į energetines būsenas, iš kurių jie
sugebėtų lengvai pereiti iš deimanto į
vakuumą, bet ne priešinga kryptimi. Tačiau kai jis prijungė prie zondo
teigiamą įtampą, elektronai pradėjo
"elgtis" visai nelauktai. Didinant
įtampą, elektronų debesėlio tankis nuolat
augo, bet srovė liko praktiškai lygi nuliui. Bet, kai įtampa pasiekdavo
tam tikrą krizinę ribą, srovė staiga
išaugdavo, po to stabilizuodavosi, o
įtampa krisdavo iki nulio.
"Kai aš tą pamačiau, buvau
labai nusivylęs. Aš to visai nenorėjau", -
sako Prinsas. Bet, išanalizavęs rezultatus, jis mano supratęs, kas vyksta.
"Toje srityje elektronai sudaro superlaidininką, kitaip nebegalios antrasis
termodinamikos dėsnis", - tvirtina fizikas. Jis mano, kad pasiekus tam
tikrą elektronų tankį jie pradeda
poruotis, panašiai kaip kituose superlaidininkuose. Prinso rezultatai buvo
paskelbti specialiame žurnalo
"Semiconductor Science and Technology"
numeryje.
Darbas yra prieštaringas, todėl daugelis superlaidumo tyrinėtojų
išsisukinėja, kai prašoma jį
pakomentuoti. Jie mano, kad vakuume elektronai negali sudaryti porų -
paprastai tą padaryti padeda teigiamai
įkrauti atomų branduoliai, esantys
kietajame kūne. Bet Prinsas mano, kad
ortodoksiškoji porš susidarymo teorija
nebeveikia, kai temperatūra viršija 33
Kelvinus.
Jei Prinsas yra teisus, jo atradimas vargu ar padarys tą
perversmą, kurio laukiama iš superlaidumo.
Elektronų sluoksnio storis tėra 30-120
mikronų - per mažas kabeliams, bet
per didelis tradiciniams elektronikos komponentams. Tačiau šis
efektas leistų pagaminti sparčius
elektronikos prietaisus ir vėl atgaivintų
vakuuminę elektroniką.
Visą tai būtų galima patikrinti
išsiaiškinus ar medžiaga išstumia
magnetinį lauką. Prinsui, kuris paliko
Pretorijos universitetą ir dabar gyvena
iš pensijos, trūksta 100 000 dolerių
reikalingai aparatūrai, tad jis pasiūlė
savo bandinius tiems, kurie sutiks pratęsti bandymus. Iki šiol norinčių
neatsirado.
Į viršų
DSP įveikė 1 GHz ribą
Texas Instruments pristatė
savąją skaitmeninių signalų procesorių
(DSP - digital Signal Processor) šeimą
C64 1999 m. ir tuomet tvirtino, kad šie procesoriai netrukus dirbs didesniu už
1 GHz dažniu. Bet paaiškėjo, kad
tai lengviau pasakyti nei padaryti.
Asmeniniai kompiuteriai pripratino mus prie didelių takto
dažnių. Pentium procesoriai įveikia ir 2, ir
3 GHz, o greitai jų dažnis pasieks 4 GHz. Bet DSP konstrukcija yra
gerokai sudėtingesnė, todėl jau 1 GHz
procesorius galima pagaminti tiktai pasitelkus 90 nm procesus. Būtent tai
ir padarė Texas Instruments, kurios grandynai, pagaminti naudojant
90 nm pločio technologiją, bus
pradėti gaminti kitų metų pradžioje.
DSP nuo įprastinių
procesorių skiriasi ne vien mažesne sparta. 1
GHz dažnio C-64 procesorius sunaudoja vos 2 W galią! Tokie kuklūs
poreikiai žada gausius ir įvairius taikymus,
ypač telekomunikacijose. Galimos
taikymų sritys skaitmeninis vaizdo ir video
signalų apdorojimas, bazinės stotys,
antenų gardelių valdymas, telekomo
ir IP telefonijos komutatoriai.
Į viršų
SARS paveikė ir elektronikos pramonę
Mirtinoji liga SARS gali sukelti rimtų pasekmių visai
elektronikos pramonei, kuri dabar vis labiau priklauso nuo komponentų ir
sistemų, pagamintų Kinijoje ar Pietų
Korėjoje, tiekimo. Pavyzdžiui, Honkongo specialistai tvirtina, kad SARS
virusas sukels netgi daugiau sunkumų kaip 1997 m. Azijos krizė, sprogęs
informacinių technologijų muilo
burbulas, 2001 metų rugsėjo 11-oji ar
Irako karas.
Šios pesimistiškos prognozės
remiasi tuo faktu, kad dabar niekas neberizikuoja keliauti į Aziją ar
Ramiojo vandenyno regioną. Buvo
atšaukta daug svarbių susitikimų.
Sony atšaukė savo potencialių pirkėjų
konferenciją, o balandžio mėnesį nebus
anksčiau skelbto Intel Developer Forum.
Visiems gerai žinoma, kad daug elektronikos gamintojų vien dėl
finansinių paskatų perkėlė didelę savo
konstruktorinių darbų ir gamybos dalį
iš Japonijos, Korėjos ar Taivanio į
Kiniją. Pavyzdžiui, Sony prieš kurį
laiką pranešė, kad visos Play Station
nuo šiol bus gaminamos Kinijoje. Patys kinai stato aštuonias naujas
puslaidininkinių prietaisų gamyklas,
teiksiančias komponentus Infineon, Oki,
Philips ir NEC.
Kitos kompanijos sudarė didelius kontraktus dėl įvairių taikymų
kūrimo su šio regiono inžinieriais. Iš ten
taip pat atvažiuodavo daug inžinierių,
dirbusių tokių firmų kaip Cirrus
Logic ar National Semiconductor konstravimo biuruose. Dabar daugeliui firmų
bus laikas pateikti rinkai naujus gaminius. Inžinieriai iš Azijos nėra
Vakaruose itin laukiami dėl infekcijos
pavojaus, pakeisti nėra kam.
Kinai, kurie pradžioje ignoravo SARS, vėliau apsigalvojo. Dabar
jie tvirtina, kad viskas yra kontroliuojama, bet tuo pasaulyje niekas
netiki. Honkonge, kuris yra viso šio regiono didžiausio tranzito taškas, į
karantiną uždaryta virš 1000 žmonių ir
neveikia visos mokyklos. Taip pat pasielgė ir Singapūras, kur, pavyzdžiui,
Motorola buvo priversta laikinai uždaryti
telefonų gamyklą. Tūkstančiai šios
gamyklos darbuotojų pateko į SARS karantiną.
Kadangi Kinija ir yra svarbus elektronikos rinkos veikėjas,
viskas, kas vyksta šioje šalyje, daro didelę
įtaką visam regionui. Kai kurie
ekspertai mano, kad dabar gamintojai pradės perkelti savo užsakymus į kitas
šalis, bet toks procesas turėtų
užtrukti ne mažiau kaip dvejus metus. Per
tą laiką gali sužlugti visa
puslaidininkių ir elektronikos pramonė.
Į viršų
Lustas smegeninei
Sukurta mikroschema, stimuliuojanti neuronus ne elektriniais
impulsais, o naudodama chemines medžiagas. Šis lustas gali atverti kelią
implantams, kurie sąveikaus su
mūsų nervų sistema kur kas subtiliau
nei įmanoma šiandien.
Elektriniai impulsai perduodami išilgai neuronų, tačiau šios
ląstelės bendrauja tarpusavyje
paskleisdamos chemines "žinutes". Šie
chemikalai yra išskiriami vienoje jungties tarp
ląstelių, arba sinapsės, pusėje, po to
juos pagauna kito neurono receptoriai, įjungiantys kitą elektrinį impulsą.
Kadangi sinapsių skersmuo yra vos apie 50 nm, kiekviename chemikalų
pakete bus tik keli tūkstančiai
molekulių, taigi, dirbtinės sinapsės sukūrimas
yra labai sudėtinga problema. Bet Mark Peterman ir Harvey Fishman iš
Stanfordo universiteto labai priartėjo prie šios problemos sprendimo.
Centimetro dydžio luste iš silicio jie
sugebėjo pagaminti keturias "dirbtines
sinapses".
Dirbtinis dirgiklis.
Iš pirmo žvilgsnio šios
dirbtinės sinapsės - tik skylės silicyje.
Tačiau kiekviena skylė veda į vamzdelį,
kuris yra išėsdintas kitą lusto pusę
dengiančiame plastiko sluoksnyje ir abiejuose galuose prijungtas prie
neuronų signalus perduodančios cheminės
medžiagos rezervuarų. Prijungus
elektrinį lauką, ši medžiaga
pumpuojama vamzdeliu ir nedidelis jos kiekis prasiskverbia pro skylę,
sužadindamas netoliese esančias ląsteles. 5000
nm pločio dirbtinės sinapsės pagal
matmenis yra artimesnės ne realiai sinapsei, bet visai ląstelei, bet, nežiūrint
to, mokslininkams pavyko savo prietaisą suderinti tiek, kad jis stimuliuoja
tik vieną iš paviršiuje esančių ląstelių.
Nervai reaguoja į cheminius dirgiklius.
Šio tyrimo tikslas yra neuronų protezo - implantuoto prietaiso,
sąveikaujančio su mūsų nervų
sistema - sukūrimas. Jau dabar yra
prietaisų, naudojančių elektrinius impulsus,
tačiau jie be atrankos stimuliuoja visas nervų ląsteles. Tuo tarpu
chemikalai kiekvieną ląstelę veikia labai
specifiškai. Pavyzdžiui, tinklainės ląstelių
naudojami neurotransmiteriai vienas ląsteles įjungia, o kitas išjungia. Tai
reiškia, kad tokias medžiagas naudojantys prietaisai galės su ląstelėmis
sąveikauti kur kas subtiliau ir tiksliau.
Į viršų
|