КНИГИ        регистрация / вход

Механическая память на основе НЭМС-систем

СОДЕРЖАНИЕ: Основа механоэлектрической молекулярной электроники - молекулы, которые при воздействии извне могут изменять свое электрическое состояние или конфигурацию.

Свидиненко Юрий (Svidinenko)

Основа механоэлектрической молекулярной электроники - молекулы, которые при воздействии извне могут изменять свое электрическое состояние или конфигурацию. Исследователи из Калифорнийского института давно занимаются механоэлектрическими системами, на основе которых можно создать ряд НЭМС-актюаторов и механическую память. О последних достижениях в этой области ученые доложили в декабрьском выпуске журнала Science. В этой статье мы расскажем о НЭМС-системах, с помощью которых исследователи надеются создать механоэлектрическую память.

"Современная молекулярная электроника находится в зародышевом состоянии", - говорит Амар Флуд, исследователь из UCLA и автор публикации в Science. - "Необходимо пояснить, что молекулярная электроника - это комбинация активных молекул и электронных схем. Пока еще рано говорить о том, как быстро результаты этой свадьбы появятся на рынке, но ее вклад в развитие науки уже очевиден".

Рис. 1. Типы молекулярных элеваторов

Одно из первых применений молекулярных машин, которые уже изготовлены учеными, - механоэлектрическая память. Первые попытки создать из отдельных молекул механические системы были предприняты Флудом, Стоддартом и их командой еще в 1996 году. В середине 2004 им удалось создать молекулярный элеватор - НЭМС-систему, которая состоит из стержня и молекулы-лифта. При подаче электрического потенциала на элеватор молекула-лифт передвигалась вдоль стержня. Направление движения элеватора можно было изменить, переключив полярность активирующего потенциала. Различные типы элеваторов можно увидеть на рис.1. Нужно отметить, что эта НЭМС-система активируется не только электричеством, но и световой энергией, а также определенными химическими катализаторами. В качестве лифта в системе 1 типа ученые использовали молекулу правильного ротаксана; во 2-й - молекулу катенана; и в 3-й - молекулу псевдоротаксана.

Рис. 2. Активация молекул ротаксана и катенана

Эти молекулы особенны тем, что при захвате молекулой электрона она может изменить свой энергетический потенциал, а находясь в составе наносистемы - изменить положение в пространстве. Так, ротаксаны в наносистемах движутся линейно, в то время как катенаны вращаются вокруг оси стержня, на котором находятся (см. рис. 2).

Этот же принцип использовался исследователями при конструировании памяти. Как говорит Флуд, они спроектировали 64-битную RAM-память на основе НЭМС-ячеек, использующих ротаксаны. При этом размеры новой памяти бьют рекорды, установленные законом Мура.

Рис. 3. Модель молекулярной памяти на основе молекул ротаксанов

Флуд и Стоддарт уже создали элементарную ячейку памяти, которая переключается в логическое состояние 1 и 0 при подаче на нее электрического потенциала. На рис. 3. можно видеть принцип действия новой НЭМС-памяти.

"Когда мы подали положительный импульс на ячейку, молекула ротаксана передвинулась в состояние 1, а когда мы изменили полярность напряжения, она переместилась к положению, обозначающему 0", - сказал Стоддарт. - "Мы проверили работу устройства, заставив его длительно переключаться. При этом мы смогли менять скорость переключения! Мы изменяли частоту переключения от 10000 раз в 1 секунду до 10 раз. При этом, когда молекулы находились в разных средах, скорость переключения также менялась," - говорит Стоддарт.

Самое интересное в исследовании состоит в том, что, используя различные полимеры в качестве основы для перемещения ротаксанов, ученые добились изменения цвета молекулы (т.е. изменение в излучаемом свете). В опыте использовались переключатели с красного на зеленый. По словам Стоддарта, новые устройства могут работать даже в дисплеях! При этом дисплеи будут механическими, т.е. принципиально новыми для современной компьютерной промышленности! Но, конечно, до создания только прототипов таких устройств еще далеко - от трех до пяти лет.

"Мы очень гордимся тем, что нам удалось создать принципиально новые наносистемы. Я думаю, что это один из шагов к тому, что называют молекулярным производством", - закончил Стоддарт.

Список литературы

1. Nanotechnology-Now: Rapid Progress Reported In Emerging Field Of Molecular Electronics

2. Stoddart Supramolecular Chemistry Group, UCLA: Molecular Electronics

3. Stoddart Supramolecular Chemistry Group, UCLA: Molecular Electronics

СКАЧАТЬ ДОКУМЕНТ

Предложения интернет-магазинов

Модель методических систем обучения информатике. Монография

Автор(ы): Минькович Татьяна Владимировна   Издательство: Логос, 2011 г.

Цена: 547 руб.   Купить

В книге представлена система теоретических знаний о методических системах обучения и модель методических систем обучения информатике, разработанная на основе методологии объектно-ориентированного проектирования. Особенностью представления в модели содержания обучения информатике является его структурирование с общеметодических позиций (уровни формирования содержания, виды элементов содержания, состав методического знания о каждом виде, связи между видами). Модель предназначена для использования в методической подготовке будущих учителей информатики и рассматривается как концептуальная для разработки информационных систем, обеспечивающих деятельность учителя информатики на подготовительном этапе. Книга адресована ученым, методистам и преподавателям методики информатики, а прежде всего тем, кто ищет пути фундаментализации педагогического образования в области методической подготовки через обоснование общеметодических знаний познаниями фундаментальных наук и приоритетное освоение общеметодических действий как инвариантных относительно содержания обучения предмету.


Создание сайтов на основе WordPress. Учебное пособие

Автор(ы): Сергеев Алексей Николаевич   Издательство: Лань, 2015 г.  Серия: Учебники для вузов. Специальная литература

Цена: 912 руб.   Купить

В учебном пособии рассматриваются вопросы создания сайтов на основе CMS WordPress. Структура пособия рассчитана на последовательное освоение данной системы управления сайтом - основных понятий WordPress, вопросов размещения информации, настройки и оформления сайта, создания сервера и разработки собственных компонент. Учебное пособие предназначено для студентов, изучающих вопросы разработки собственных сайтов на основе свободно распространяемых систем управления контентом. Такая подготовка ведется по направлениям "Прикладная информатика", "Педагогическое образование" (профиль "Информатика"), "Информационные системы и технологии" и др. Учебное пособие может использоваться в курсах "Компьютерные сети", "Разработка интернет-ресурсов", "Мультимедийные системы и веб-дизайн" и др. при проведении практикумов, лабораторных и самостоятельных работ.


Essential reading in medicine

Автор(ы): Берзегова Людмила Юрьевна, Филиппских Галина Ивановна, Мотина Наталья Александровна   Издательство: ГЭОТАР-Медиа, 2013 г.

Цена: 1630 руб.   Купить

Пособие состоит из 20 разделов и посвящено описанию анатомии, физиологии, основных систем организма человека, заболеваний систем и органов человека, а также описанию методов диагностики и лечения. Каждый раздел содержит оригинальные научно-популярные тексты из англо-американской прессы и других научных источников, активный словарь и упражнения. Цель пособия - подготовить студентов, аспирантов и научных работников в области медицины к самостоятельному чтению и пониманию оригинальной медицинской литературы и к свободному ведению беседы на английском языке по медицинской тематике. Издание на английском языке.

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ  [можно без регистрации]
перед публикацией все комментарии рассматриваются модератором сайта - спам опубликован не будет

Ваше имя:

Комментарий

Все материалы в разделе "Наука и техника"