Журнал «Компьютерра» № 35 от 25 сентября 2007 года

Любопытное приспособление для подзарядки мобильных устройств предложили ученые из Аризонского университета в Темпе, Мичиганского технологического университета в Хоутоне и небольшой компании NanoSonic. Новые лямки для рюкзака способны если не решить проблему, то хотя бы облегчить тяжкую аккумуляторную ношу путешественников и военных.

По статистике, в склонной к всяческим инновациям американской промышленности внедряются в основном те изобретения, которые имеют не больше двадцати процентов новизны. Слишком велик риск, если надо все переделывать, поэтому конструкторы предпочитают что-то менять, ничего не меняя. Вот и в новом рюкзаке, предназначенном для американских пехотинцев, нужно поменять только лямки. Тогда он будет генерировать около 46 мВт энергии, если стандартные сто фунтов (45 кг) нести со скоростью 3—5 километров в час.

Лямки изготовлены из поливинилиденфторида (PVDF) – внешне похожего на нейлон, прочного и гибкого материала, который обладает пьезоэлектрическими свойствами. При ходьбе из-за перемещений туловища вверх и вниз натяжение и длина упругих лямок постоянно меняются, что используется для генерации электроэнергии. Самым трудным при изготовлении лямок был подбор токопроводящего покрытия для снятия вырабатываемых пьезоэлектриком зарядов. Электрод должен быть достаточно надежным и прочным. Для этих целей подошел разработанный в NanoSonic нанокомпозит MetalRubber толщиной 100 нм, способный растягиваться до десяти раз без потери проводящих свойств.

Это далеко не первый и не слишком эффективный рюкзак, способный вырабатывать электричество. Два года тому назад «КТ» писала о рюкзаке (#606), который в тех же условиях способен вырабатывать больше 7 Вт. Но там нужно менять всю конструкцию, обеспечив перемещение поклажи относительно станка на 5—7 см, а тут достаточно пришить новые лямки. Конечно, 46 мВ хватит лишь на то, чтобы работал фонарик или mp3-плеер, а чтобы минуту поговорить по сотовому телефону, придется в десять раз дольше заряжать аккумулятор. Это, конечно, лучше, чем ничего, но изобретателям еще есть над чем поработать. ГА

Простой и недорогой способ изготовления из углеродных нанотрубок электронных схем любой сложности предложили ученые Тель-Авивского университета. Их метод позволяет размещать нанотрубки на любой подходящей поверхности и хорошо совместим с сегодняшними технологиями массового производства интегральных схем.

Первые образцы транзисторов и других электронных и логических блоков из углеродных нанотрубок и иных больших молекул были продемонстрированы около десяти лет тому назад, но проблема создания из них полноценных чипов до сих пор не решена. Как миллионы нанотрубок с нужными свойствами поместить в определенные места чипа, надежно прикрепить к другим компонентам схемы и проконтролировать их качество? А ведь одна-единственная ошибка, как правило, ведет к выбраковке всего устройства. В лабораториях давно пытаются отработать самые разные технологии – от выращивания нанотрубок сразу в нужном месте чипа до осаждения их из раствора. Но пока ни одна из методик не достигла нужных кондиций.

В новом методе сначала с помощью обычной фотолитографии на кремниевой пластине получают массив из высоких тонких столбиков. Затем между кончиками кремниевых столбиков выращивают туго натянутые углеродные нанотрубки. Свойства каждой такой нанотрубки можно тут же проконтролировать с помощью техники рамановской спектроскопии. После этого матрицу с трубками припечатывают к поверхности схемы, причем это можно сделать и до и после того, как остальные компоненты уже находятся на своих местах.

В экспериментах ученые продемонстрировали работоспособность нового способа. Высота кремниевых столбиков достигала 20 мкм, диаметр 4 мкм, а расстояние между ними 25 мкм. Нанотрубки переносились на подложку из оксида кремния и прикреплялись к электродам, находившимся на расстоянии до половины микрона друг от друга. Так был создан нанотрубочный транзистор, соединительные проводники и другие компоненты.

Не обошлось пока и без нерешенных проблем. К сожалению, нанотрубки не всегда надежно припечатываются к подложке, а между столбиками может не вырасти ни одной либо, наоборот, образоваться сразу несколько нанотрубок. Однако экспериментаторы с оптимизмом смотрят в будущее, надеясь решить эти проблемы, совершенствуя катализаторы и оптимизируя геометрию столбиков. ГА

Ученые из Технологического института Джорджии предложили новую технологию, которую назвали термохимической нанолитографией. Технология бьет все мыслимые рекорды скорости, не требует вакуума, работая практически в любой среде, и позволяет получать рисунки с разрешением менее 12 нм.

Как известно, самым высоким разрешением сегодня обладают туннельные и атомно-силовые микроскопы, сканирующие своей иголкой поверхность и способные даже манипулировать отдельными атомами. Ученые давно мечтают приспособить эти чудесные инструменты для массового производства. В IBM, скажем, создали модификации таких микроскопов с целым массивом иголок, которые могут что-то делать одновременно, но до сих пор все разработки были слишком далеки от практики.

Теперь, похоже, мечты начинают сбываться. Предложенный в Джорджии метод чрезвычайно прост и эффективен – как раз то, что нужно технологам. Обрабатываемую поверхность покрывают тонким слоем специального термочувствительного полимера, а иголку атомно-силового микроскопа нагревают и проводят над поверхностью так, чтобы от нагрева изменилась химическая структура полимера. После того как нужный рисунок нанесен, на «обожженные» места можно химически осадить, например, металл проводника, протравить канавку или выполнить какую-нибудь другую операцию. Только подбирай подходящий полимер, что не слишком сложно, поскольку иголку можно нагреть до тысячи градусов.

Важно то, что нагретая иголка может лететь над поверхностью со скоростью более миллиметра в секунду, что для атомных масштабов быстрее пули. Все конкурирующие методы по крайней мере на четыре порядка медленнее. Кроме того, миниатюрную иголку удается нагревать и охлаждать до миллиона раз в секунду, поэтому даже на таких скоростях можно получить четкий и сложный рисунок.

Но и этих показателей пока недостаточно, чтобы рисовать горячей иглой километры проводников современных чипов. Технологи считают, что в идеале следует увеличить скорость рисования еще хотя бы на порядок – до сантиметров в секунду, и теперь эта задача уже не кажется неразрешимой. Окрыленные первыми успехами, изобретатели верят, что их метод наверняка будет полезен не только электронной индустрии, но и биологии с медициной. ГА

Галактион Андреев

Александр Бумагин

Евгений Гордеев

Артем Захаров

Евгений Золотов

Алексей Капицын

Сергей Кириенко

Денис Коновальчик

Игорь Куксов

Алексей Носов

Иван Прохоров

Алексей Раевский

Дмитрий Шабанов