В области новых технологий. Выпуск 20

Интересные технологические новинки продолжают появляться, удивляя своей простотой и рациональностью подхода к давно известным вещам, раскрывая все новые свойства используемых материалов и создавая все новые возможности обработки и предоставления информации в нашей жизни.

Интересной технологической новинкой, которая обещает привести к появлению нового способа обработки информации, явился прототип устройства Flowlight способный создавать изображения прямо в воздухе.

Над базовым модулем конической формы создается светящееся плазменное изображение посредством специальной ручки, которая может придавать любую форму световому потоку. Сама же база проверяет текущую координату с частотой 100 раз в секунду, что позволяет создавать изображения. Flowlight сможет получить широкое практическое применение еще не скоро, а пока только эстетическое предназначение.

Заинтриговала еще одна перспективная технология Тelescopic pixel на основе стандартных материалов (кремний, алюминий) с использованием известных техпроцессов, что определит невысокую стоимость новинки. Разработчиками компании Microsoft был предложен дисплей на основе телескопических пикселей. Новые «точки» состоят из двух зеркальных элементов, которые либо пропускают свет, либо блокируют его. Первое микрозеркало, большее, представляет собой алюминиевый диск диаметром 100 микрон и толщиной всего 100 нанометров с отверстием в центре, другое, меньшее, из алюминиевой пленки размером с это отверстие. Позади маленького зеркала находится управляющий прозрачный электрод. Пучок света направляется из-за маленького диска на внешний.

Схема напоминает телескоп-рефлектор, где каждая ячейка работает на просвет. Для объяснения сути технологии, допустим, что свет падает слева. Друг напротив друга расположены слева направо маленькое зеркало и большое зеркало с отверстием в центре. Их зеркальные поверхности обращены друг к другу, значит:

1. Свет отражается обратно к источнику большим зеркалом, маленькое зеркало перекрывает отверстие. Ячейка закрыта.
2. При подаче напряжения на электрод большое зеркало изгибается и приобретает вогнутую форму. При этом оно отражает свет уже не к источнику, а фокусирует его на маленьком зеркале, которое, в свою очередь, отражает свет в направлении отверстия в большом зеркале (как это происходит в телескопе-рефлекторе). Ячейка открыта и попадает отраженный свет уже непосредственно на экран. Также можно регулировать яркость одного такого телескопического пикселя путем различного изгиба большого зеркала.

В обычном LCD дисплее каждый отдельный пиксель состоит из трех субпикселей – красного, зеленого и голубого, которые при разной интенсивности свечения создают определенный цвет точки. Каждый субпиксель управляется отдельным транзистором, входящим в состав микросхемы, управляющей целым пикселем. Это довольно сложная и громоздкая структура. Пиксели телескопического дизайна не требуют столь сложной схемы управления и пропускают через себя 36% света. Благодаря этому можно добиться высокого качества картинки при ярком естественном освещении и значительно снизить энергопотребление экрана, в отличие от обычных пикселей, которые пропускают лишь 5-10 % света из-за необходимости прохождения света через поляризационную пленку, ЖК-слой и светофильтры.

Поскольку дешевизну новинки определяет стоимость применяемых материалов, отработанность техпроцессов, возможность использовать для массового производства существующего оборудования и производственных линий, а также количество и трудоемкость операций техпроцесса, можно предположить, что технология Тelescopic pixel имеет хорошие перспективы.

Интересно отметить, согласно ресурсу Scince, новый метод построения гибкой и миниатюрной (печатной!) электроники. Ведь развитие современной наноэлектроники и всё возрастающие потребности человечества требуют создания миниатюрных, лёгких и гибких устройств, которые по своим характеристика не уступают «объёмным» собратьям. Миниатюрные гибкие компьютеры необходимы во многих сферах нашей жизни. Самое простое решение данной проблемы заключается в печатании интегральных микросхем на полимерной основе, которая и будет определять эластические свойства "наноустройства".

Предложен новый метод производства гибких интегральных микросхем и исследовано поведение различных характеристик при растяжении или сжатии таких устройств - на исходную растянутую пластинку полимера печатаются необходимые элементы микросхем, а затем происходит релаксация напряжений, и основа вместе со всей микросхемой принимает "волнообразную" форму. Применение данного метода для создания гибких интегральных микросхем достаточно эффективно, так как основные физические характеристики не изменяются при деформации схемы. Растяжение и сжатие практически не влияли на работу небольшой микросхемы, созданной по данной технологии, что позволит расширить горизонты применения вычислительной и управляющей техники.

Создание многослойной структуры позволяет деформировать интегральную микросхему ещё больше без явного изменения электрических свойств цепи. Таким образом, сделан ещё один шаг на пути построения гибкой и миниатюрной электроники, которую в скором будущем каждый из нас сможет приобрести.

Учитывая, что интерес к использованию биополимеров в электронике значительно вырос, поскольку они позволяют значительно снизить стоимость устройств, исследовательские группы ученых предлагают все новые подходы к решению этого вопроса. Так, группе португальских исследователей из Лиссабонского Университета Universidade Nova de Lisboa удалось сформировать структуру тонкопленочных полевых транзисторов на листе обычной бумаги (целлюлозе). Таким образом, было показано, что бумага может использоваться в качестве как изолятора (слой диэлектрика), так и подложки для транзисторов, а это позволяет создавать целый ряд новых дешевых устройств, например, «умную упаковку» и дешевые бумажные дисплеи.

Самое главное, что производительность (скорость переключения) транзисторов на бумаге не сильно отличается от более привычных устройств на стеклянных, полимерных и пр. подложках. Подробности исследования будут представлены в сентябре в номере «IEEE Electron Device Letters». Тогда и станет известно насколько интересны для создания нового типа электронных устройств транзисторы-на-бумаге, и насколько сама возможность создания подобных аппаратов перспективна.

Будущее рынка микропроцессоров немного изменила прошедшая неделя, которая была интересна снижением цен на процессоры компании Intel, а больше всего внимания привлекли подешевевшие популярные четырехъядерные процессоры «начального уровня» Core 2 Quad Q6600 (2,4 ГГц, 65-нм техпроцесс), что повысило интерес к ним и неприятно повлияло на конкурентоспособность трехъядерных процессоров AMD Phenom.

Также компания Intel планирует уже в сентябре представить самый быстрый из всего семейства Nehalem процессор Intel Bloomfield - микрочипы нового поколения для мощных настольных компьютеров. Уровень энергопотребления новинки рекордно мал для чипов такого уровня и будет иметь значение до 130 Вт, что является очень хорошим показателем для четырех ядер с поддержкой восьми потоков. Процессоры основанные на архитектуре Nehalem уже готовятся к выпуску в массы, а компания AMD все еще не дает полноценной информации о своем 45-нм процессоре Deneb, который, если верить исследованиям, произведенными китайскими коллегами, несомненно будет уступать новому процессору от Intel и появиться несколько позже, в ноябре.

Кроме того, Intel выведет на рынок первый процессор с интегрированным графическим ядром (Integrated Graphics Processor – ISP) уже в III квартале 2009 года.

Новый чип от Intel основан на архитектуре Nehalem и имеет встроенный контроллер памяти. Он будет поддерживать набор системной логики Ibex Peak, выпуск которого должен состояться к тому времени. Havendale будет позиционироваться в нижнем сегменте ценового диапазона, так как интеграция всех важных компонентов, по идее, направлена на снижение себестоимости системы. К тому времени, по мнению аналитиков, стоимость памяти DDR3 будет значительно ниже, и такие модули памяти наверняка станут доступны всем.

Не менее интересные изменения в области разработки источников питания. Инженеры японской компании NTT создали твердооксидные топливные элементы, которые могут работать несколько лет без подзарядки. В их основе лежит лантан-никель-железный оксид, что позволило увеличить количество производимой ими энергии, а также уменьшить размер топливных элементов. Предполагается, что источники питания, построенные на базе таких топливных элементов мощностью один кВт, смогут обеспечивать энергией офисы и промышленные предприятия. Суть технологии в следующем: при окислении топлива происходит передача электронов от окислителя к топливу, что и создает ток во внешней цепи. Конструкция принципиально проста (но технологически труднореализуема): два плоских электрода на очень малом расстоянии, между ними высокопористый катализатор с размером пор, соизмеримым с размером молекул. Со стороны одного электрода подается топливо (Н₂, СО, гидразин, метанол), со стороны другого - окислитель (обычно чистый кислород или воздух), продукт реакции отводится. Окисление, разумеется, беспламенное.

Альтернативой современных топливных элементов, используемых в мобильных устройствах, являются источники питания на основе водорода и метанола. Разработки в этой области ведут, в частности, такие компании, как Sharp, Sony и Toshiba. Последняя обещала начать серийный выпуск метаноловых батарей в 2009 году.

Интересно отметить разработку исследователей из Сингапура, которые предложили новую технологию изготовления гибких солнечных батарей. Они сделаны на основе фотоэлектродов из нанопроволоки из оксида цинка, которые располагаются на пластмассовом основании. Эти батареи сохраняют способность к выработке электроэнергии даже в сильно деформированном состоянии. Новое изобретение можно с удобством использовать в электронике, при этом размеры батарей невелики - устройства легко помещаются в карманах.

Фотоаноды в батареях обычно изготавливаются из пленки диоксида титана или из нанокристаллов оксида цинка. Однако эти материалы хрупки и повреждаются при сгибании основы, на которой они расположены. Сложна и технология изготовления: нанокристаллы, например, нужно наваривать на основу при высоких температурах, что крайне сложно, поскольку основа состоит из полимера.

Новая технология позволяет низкотемпературным гидротермальным методом располагать структуры из нанопроволоки из оксида цинка на проводящей пластмассовой основе. Структуры из нанопроволоки хорошо переносят механическое сгибание, следовательно, основу с нанопроволокой можно свернуть в трубочку диаметром 2 мм, не повредив ее. Более того, это не влияет на функционирование устройства.

Что более важно, процесс изготовления таких солнечных батарей относительно прост и недорог. В перспективе его можно запустить и в массовое производство. Эта разработка позволит носить мощные солнечные батареи для любой переносной электроники и техники в карманах, на одежде, зонтиках, навесах. Сейчас сингапурские ученые работают над проблемой улучшения выработки электроэнергии и создания крупных образцов своих гибких солнечных батарей.

Автор: Анна Смирнова

Основные источники:
Technology Review
Nanometer.ru
Nanodigest.ru 
Scince
Nextenergynews.com