211service.com
Nanotechnologijų būklė
Prieš trejus metus, kai Rice universiteto chemikas Jamesas Touras pristatė savo nanotechnologijų startuolį investuotojams, jam buvo sunku priversti ką nors klausytis, nepaisant jo, kaip vieno iš labiausiai pasiekusių nanomokslų ekspertų, rezultatų. Šiandien Tour sako, kad tie patys investuotojai yra visi ausis. Po to, kai dirbau šioje srityje 13 metų ir kai žmonės sako: „Tai pyragas danguje“. Tai niekada neveiks“, – džiugu, kai investicijų bendruomenė patvirtina, sako jis.
Švelniai tariant, tai vadinti tam tikru patvirtinimu. 1999 m. bendrai įkurta bendrovė „Tour“ „Molecular Electronics“ buvo viena pirmųjų, kuri siekė komercializuoti mokslinius nanoelektronikos laimėjimus. Tačiau vien per pastaruosius metus, kai pažanga buvo spartesnė, nei beveik kas nors prognozavo, ir staiga susidomėjus rizikos kapitalistams, susikūrė dešimtys nanotechnologijų įmonių, remiamų šimtais milijonų investicijų.
Nors „Molecular Electronics“ planuoja sukurti kompiuterio atmintį naudodama atskiras molekules informacijos dalims saugoti, kiti siekia itin jautrių biologinių jutiklių, plokščiaekranių ekranų ar nanoskopinių lazerių. Šios pastangos turi bendrą siekį naudoti tik nanometrų (milijardųjų metro) dydžio komponentus, kad pakeistų įprastą elektroniką. Per pastaruosius metus viskas pašėlo, sako Pensilvanijos valstijos universiteto chemikas Paulas Weissas. Esame daug toliau, nei manėme, kad būsime prieš metus.
Tikėtina, kad nanotechnologijos turės įtakos dideliems ekonomikos sektoriams – nuo biotechnologijų ir sveikatos priežiūros iki energetikos. Tačiau jei tokie mokslininkai kaip Tour ir Weiss yra teisūs, didžiausią poveikį turės nanoelektronika. Elektronikos gamyboje žada mažesni, greitesni ir pigesni produktai, nei kada nors būtų galima pasiekti naudojant įprastinius metodus. Ir pažanga atėjo nepaprastai greitai. 1998 m. mokslininkai stengėsi sukurti vieną nanoelektroninį komponentą: molekulę, kuri veikė kaip pradinis jungiklis. Mokslininkų komandos dabar jungia dešimtis šių nanoskalės komponentų ir ieško kito žingsnio: kaip surinkti visus įrenginius, pavyzdžiui, atminties lustus.
Šiandien silicio mikroschemos turi net 130 nanometrų. Tačiau toliau mažinti silicio lustus tampa brangu ir sunku. Tam tikru momentu silicis baigsis, sako Johnas Rogersas, „Lucent Technologies“ „Bell Labs“ nanotechnologijų tyrimų direktorius ir 1999 m. TR100 narys. Jums reikės kažko kito. Kažkas, sako Rogersas, pavyzdžiui, tranzistoriai, kurių dydis yra atskiros molekulės. Nors nuo komercializavimo dar praėjo mažiausiai dešimtmetis, naudojant šiuos molekulinius tranzistorius sukurti lustai yra geriausia pramonės viltis sukurti greitesnius ir pigesnius kompiuterius dar šiame amžiuje.
Naudodami elektroniką, apie kurią kalbame, sukursime kompiuterį, kuris tilps ne tik į rankinį laikrodį, ne tik ant marškinių mygtuko, bet ir į vieną iš marškinių pluoštų, sako Philipas Kuekesas. „Hewlett-Packard Laboratories“ kompiuterių architektas. Kuekesas ir jo kolegos kuria grandines, pagrįstas statmenomis mažyčių laidų matricomis, kiekvienoje sankirtoje sujungtų molekuliniais tranzistoriais. Dešimtmečio viduryje, pasak Kuekeso, Hewlett-Packard pademonstruos loginę grandinę, maždaug tiek pat galingą, kaip silicio pagrindu pagamintos grandinės, maždaug 1969 m. Mes bandome iš naujo išrasti integrinį grandyną – su jo logika ir atmintimi bei jungtimis – nuosekliai. molekulinis gamybos procesas, sako Kuekesas.
Tačiau dar gerokai anksčiau nei bus paleistas pirmasis kompiuteris su marškiniais, tačiau įmonės pradės integruoti nanoelektroninius komponentus, įskaitant mažyčius laidus ir itin tankią kompiuterio atmintį, į įprastą silicio elektroniką. Pavyzdžiui, „Hewlett-Packard“ ir „Molecular Electronics“ atminties įrenginių prototipą planuoja paruošti jau 2004 m. Įrenginiai, kurie saugo šiek tiek duomenų vienoje molekulėje, galėtų užtikrinti tūkstančius kartų didesnį saugojimo tankį nei šiuo metu kompiuteriuose naudojama elektroninė atmintis. .
Tyrėjai taip pat dirba su nanoelektronika, kad sukurtų naujus biologinius ir cheminius jutiklius, kurių neįmanoma naudoti naudojant įprastines technologijas. Kalifornijos universiteto Berklio valstijoje chemikas Peidong Yang yra vienas tyrėjų, kuriančių tokius jutiklius iš silicio nanolaidų. Yang paaiškina, kad kontaktas su net viena molekule keičia laidų elektroninę būseną. Tyrėjai gali išmatuoti šį pokytį, kad nustatytų nežinomas molekules diagnozės ar patogeno aptikimo tikslais.
Tačiau norėdami visiškai realizuoti nanoelektronikos galimybes, mokslininkai turi įveikti keletą pagrindinių kliūčių. Pirma, jie turi sukurti tvirtus nanoelektroninius komponentus, kurie veiktų taip pat visiškai, patikimai ir efektyviai kaip silicis – tai nėra maža užduotis, atsižvelgiant į puslaidininkių 50 metų trukmę. Praėjusį rudenį „Bell Labs“ Hendrikas Schn padarė didelę pažangą šio tikslo link, pagamindamas molekulinį tranzistorių, kuris atitinka savo silicio pusbrolius viena pagrindine charakteristika: stiprinimas arba srovės, kai ji praeina per tranzistorių, stiprinimas. Be šio stiprinimo elektrinis signalas greitai išnyksta, o keli įrenginiai negali veikti kartu kaip sudėtingos loginės grandinės. Su šiuo įrenginiu galime ne tik perjungti, bet ir sustiprinti srovę; todėl šie tranzistoriai yra tinkami didesnių grandinių statybiniais blokais, sako Schn.
Tačiau šie maži bandiniai yra tik pusė darbo, sako Nobelio premijos laureatas Richardas Smalley, Rice fizikos profesorius. Turite sugebėti sukurti būdus, kaip savo noru [gabalai] nukeliauti ten, kur norite. Milijardai, net trilijonai molekulinių tranzistorių galėtų tilpti į lustą – per daug, kad būtų galima juos sutvarkyti po vieną. Northwestern universiteto chemijos profesorius Markas Ratneris priduria: „Norite, kad tai taptų taip automatiškai, kad bet kuris bozo galėtų tai padaryti.
Vienas iš perspektyviausių metodų vadinamas savęs surinkimu ir atsigręžia į biologiją. Gamta jau atlieka nuostabų darbą, surinkdama molekules ir kitus nanoskalės komponentus sudėtingais modeliais, sako Angela Belcher , Teksaso universiteto Ostine chemikas. Belcher augina kelias virusų ir bakterijų kartas, siekdamas sukurti tokius bruožus kaip baltymų rankenos, kurios susijungtų su anglies nanovamzdeliais – vamzdelių molekulėmis, vertinamomis dėl jų stiprumo ir elektrinių savybių – ir nusodintų juos nanoelektronikai naudingais modeliais. Mokymasis tokiu būdu auginti nanoelektroniką gali užtrukti, sako Belcheris. Tačiau funkcionalus nanoelektroninis įrenginys atrodo daug artimesnis, nei turėjo būti prieš porą metų.
Būtent šis naujas pažadas paskatino šios srities startuolių bėrimą. Daugelis rizikos kapitalo įmonių ir investuotojų ieško kitų puikių bangų, sako Stevenas Jurvetsonas, San Franciske įsikūrusios Draper Fisher Jurvetson rizikos kapitalistas ir 1999 m. TR100 narys. Nanotechnologijos yra viena iš puikių technologijų galimybių, kurios yra plačiai taikomos. Jurvetsonas savo įmonės portfelyje įtraukia tris nanoelektronikos koncernus. Ir jo įmonė nėra viena. „VentureSource“ duomenimis, 2001 m. rizikos kapitalistai į su nanotechnologijomis susijusius startuolius investavo daugiau nei 100 mln. USD. Tačiau, pasak Jurvetson, investuotojai turėtų saugotis. Jis sako, kad priešdėlis nano neturėtų būti toks aklas entuziazmas, kaip .com priesaga.
Iš tiesų šiuo metu tradicinės mikroelektronikos įmonės neturi ko bijoti. Tačiau pastarojo meto nanotechnologijų pažanga daugelį tyrinėtojų įtikino, kad jų rankose yra iš esmės nauja technologija, kuri labai išplės elektronikos galimybes. Vienas svarbus dalykas, kurį reikia prisiminti, sako „Bell Labs“ Rogersas, yra tai, kad nekantriai laukiamos programos gali būti ne tos, kurios galiausiai padės pakeisti žmonių gyvenimą. Žmonės, kurie išrado tranzistorių, tikriausiai neįsivaizdavo nešiojamojo kompiuterio, sako jis. Tiesiog sunku numatyti šiuos dalykus.
Nanoelektronika yra labai ankstyvoje stadijoje, o mokslininkai, tokie kaip Schn ir Tour, laisvai pripažįsta, kad vis dar nėra tikri, kur ji turės pradinį poveikį. Bet bent jau žmonės dabar atkreipia dėmesį į galimybes ir net į jas investuoja.