Mikro- és nanoelektronika
mikroelektronika szakemberek jogosan hívják fejlődésének egyik stratégiai irányok a világ tudományos és technológiai haladást. Ez a fejlődés a mikroelektronika lehetővé tette, hogy észre QQ neki nanotechnológia ötletek és célja az volt, azokat a tényezőket, amelyek miatt a harmadik technológiai forradalom. És most az elektronika a fő gyakorlat területeit nanotechnológiai alkalmazásokra. Azonban eltér nanoelektronika mikroelektronikai néhány jelentős pillanatokat. Ez egy teljesen új terület a tudomány és a technológia, amely felhasználja a nagy sebességű és miniatűr rendszer működése alapján kvantum hatások. Csodálatos új lehetőségeket a nanoelektronika kíséri korábban ismeretlen kapcsolatos nehézségek kvantum A folyamat jellegéből saját eszközök. Ez a helyzet jellemző nanoszerkezetek. Vannak kapcsolatos problémák különböző határértékeket (korlátok) okozta a fizika alapvető törvényeit határérték egyértelmű képviselete és információk feldolgozása; limit kapcsolódó termikus Division; limit megszűnik (pontosan) vezérlő készülékek, és így tovább. d.
Például egy komoly probléma számítógépek hőt, ami már megközelíti a kritikus. A csomagolási sűrűsége elemek egy chip korlátozott nemcsak atomok mérete, de iprintsipom Landauer, amellyel a veszteség bit információt minden alkalommal, így hő mennyisége kBT ln 2, ahol kB - Boltzmann állandó T - abszolút hőmérséklet, ln 2 ≈ 0,7. Minél nagyobb a sebesség a számítógép, annál nagyobb a hőt. Elleni küzdelemre speregrevom a szuperszámítógépek javasolják, hogy hozzon létre a helyi alacsony hőmérsékleten, vagy akár elhelyezett számítógépen geostacionárius, egy alacsony hőmérsékletű helyen. Előnyös tulajdonságait az optikai számítógépek csak abban a tényben rejlik, hogy bennük a fény áthalad az optikai rendszerrel vagy kevés hőt, hő csak a detektorok érzékelési információkat.
Érdemes megjegyezni, hogy az első elektronikus számítógép az ENIAC, 1946-ben alakult «IBM» megbízásából a US Department of Defense, termel 5000. Művelet másodpercenként. Ugyanakkor, ő lemért 30 tonna és állt 18 ezer. Vákuumcsövek.
Egy másik példa a fizikai határ társított átmenet nanoméretű, - maximális vastagsága a szigetelő szilícium-oxid réteget a tranzisztor. Ha a réteg vékonyabb, mint 1,5-2 nm (4-5 molekulák), amelyek alagút csomópontok és ellenőrizetlen túlmelegedést.
Összefoglalva azt nehéz leírni minden problémát és kilátásait a nanoelektronika. Mi kiemelni a következőket.
Az átmenet a nano-méretű meg a feladatot, ami egy molekuláris számítógép, amelynek tartalmaznia kell a molekuláris tranzisztorok, memória nanoklaszterek előállítására, nano-méretű vezetékek. Ha a tranzisztor molekulamérete körülbelül 1 nm (3-5 atomi méretekhez), a sűrűsége az elektronikus alkatrészek elhelyezése növeli képest a jelenlegi 10 ezer. Times. Azonban nanotransistor - egy kvantummechanikai eszköz, és átfolyó áram nem lehet tekinteni, mint folyamatos elektronikus „folyadék”: ez van osztva kis számú elektromos töltések. Építési és használata nanotransistors alapuló kvantummechanika törvényei és meglehetősen bonyolult.
Mindegyik tranzisztor egy olyan rendszer, amelyben teljesítményt lehet szabályozott áram két eleme közötti, amelyek befolyásolják a harmadik elem. Molekuláris tranzisztor is képviseli egyetlen molekula tulajdonságainak elektromos változó Önnek. Így mind a három elem a tranzisztor egyesítjük benne. Például, a molekula a fotokróm vegyület megváltoztatja a konfigurációs eredményeként elektrokémiai oxidáció. Nanotransistors már létrejött alapján szén nanocsövek, fullerén, stb ..
A tranzisztorok használt a mikroelektronikai félvezető, mert könnyű, hogy ellenőrizzék a koncentrációja töltéshordozók. De félvezető tulajdonságai is lehetnek klaszterek fém atomok meghatározott velük. A stabilitás a rendszer hozott klaszterek a mágikus számú atomot.
A kapott eredmények a tudományos kutatás még nem vezetett a tömeges nanotransistors technológia, de a vezető laboratóriumok a világon, és a legnagyobb cég az elektronika területén tevékenykedik, és nem teljesen megfejteni a gyakorlati-cal fejlődés, amelyek nagy gazdasági és katonai értékét.
Fontos eleme a molekuláris számítógép - memória - lesznek osztva egyértelműen a gyors, nagy sebességű, a memória és a „lassú”, de a hosszú távú információk tárolására. Egy külön memória elemet is lehet egyetlen molekula, amely külső hatás (például lézer) megváltoztatja állapotát. Két állam a molekula felel meg a bináris kódot. Ebben az esetben előfordulhat, hogy kapcsolatos problémák a spontán átmenet a molekula egy másik állapotba miatt termikus mozgás vagy alagútátmenet, ami vezet az adatvesztést.
Minden esetben a fő probléma továbbra is nanowire kapcsolatot más nano molekuláris számítógépet. Média technológia ilyen módszereket még. Hope gyakran nanotechnológiai fejlesztésével kapcsolatos samoorga-zation mechanizmusokat.
A különböző molekuláris biológiai számítógép egy számítógép, minden része, amely épülnek biomolekulák. Különösen azt aktívan részt vesz az amerikai ügynökség védelmi ígéretes kutatási eredmények «DARPA» (ez az ő gyomrában született az interneten).
Esetleg, ezek az eszközök beültetés útján az emberi szervezetben, mint egy állandó aktív érzékelő a jövőben.