211service.com
Nanotehnoloģiju stāvoklis
Pirms trim gadiem, kad Raisa universitātes ķīmiķis Džeimss Tūrs iepazīstināja investorus ar savu nanotehnoloģiju jaunuzņēmumu, viņam bija grūti panākt, lai kāds klausītos, neskatoties uz viņa sasniegumiem kā viens no pasaulē izcilākajiem nanozinātņu ekspertiem. Šodien Tour saka, ka tie paši investori ir ausis. Pēc 13 gadu nostrādāšanas šajā jomā un cilvēkiem, kuri saka: “Tas ir pīrāgs debesīs. Tas nekad nedarbosies,' viņš saka, ka ir patīkami redzēt kādu apstiprinājumu no investīciju kopienas.
Maigi izsakoties, to nosaukt par apstiprinājumu. Uzņēmums Tour, kas līdzdibināts 1999. gadā, Molecular Electronics, bija viens no pirmajiem, kas centās komercializēt zinātniskos atklājumus nanoelektronikā. Taču pēdējā gada laikā vien, progresam tuvojoties ātrāk, nekā gandrīz ikviens bija paredzējis — un riska kapitālistiem pēkšņi ieinteresējoties — ir izveidojušies desmitiem nanotehnoloģiju uzņēmumu, kurus atbalsta simtiem miljonu investīcijas.
Kamēr Molecular Electronics plāno izveidot datora atmiņu, izmantojot atsevišķas molekulas, lai uzglabātu informācijas bitus, citi cenšas izmantot ultrajutīgus bioloģiskos sensorus vai plakanā paneļa displejus vai nanoskopiskus lāzerus. Šiem centieniem ir kopīgs mērķis izmantot komponentus, kuru izmērs ir tikai nanometri (metra miljards daļas), lai aizstātu parasto elektroniku. Pēdējā gada laikā lietas ir kļuvušas trakas, saka Pols Veiss, Pensilvānijas štata universitātes ķīmiķis. Mēs esam daudz tālāk, nekā domājām, ka esam pirms gada.
Nanotehnoloģijas, iespējams, ietekmēs plašas ekonomikas nozares, sākot no biotehnoloģijas un veselības aprūpes līdz enerģētikai. Bet, ja tādiem zinātniekiem kā Tour un Weiss ir taisnība, vislielākā ietekme būs no nanoelektronikas. Elektronikas ražošanai solījums ir mazāki, ātrāki un lētāki produkti, nekā jebkad varētu sasniegt parastās pieejas. Un progress ir noticis ar ievērojamu ātrumu. 1998. gadā pētnieki cīnījās, lai izveidotu vienu nanoelektronisko komponentu: molekulu, kas darbojās kā rudimentārs slēdzis. Pētnieku grupas tagad savieno desmitiem šo nanomēroga komponentu un meklē nākamo soli: kā salikt visas ierīces, piemēram, atmiņas mikroshēmas.
Mūsdienās silīcija mikroshēmām ir pat 130 nanometri. Taču silīcija mikroshēmu saraušanās turpināšana kļūst dārga un sarežģīta. Kādā brīdī silīcijs beigsies, saka Džons Rodžerss, Lucent Technologies Bell Labs nanotehnoloģiju pētniecības direktors un 1999. gada TR100 dalībnieks. Jums būs nepieciešams kaut kas cits. Rodžers saka, ka kaut kas līdzīgs tranzistoriem, kas ir vienādu molekulu lielumā. Lai gan vēl ir pagājis vismaz desmit gadus pēc komercializācijas, mikroshēmas, kas izgatavotas, izmantojot šos molekulāros tranzistorus, ir nozares labākā cerība, ka šajā gadsimtā varēs izveidot ātrākus un lētākus datorus.
Izmantojot elektroniku, par kuru mēs runājam, mēs izveidosim datoru, kas ne tikai ietilps jūsu rokas pulkstenī, ne tikai pogā uz krekla, bet arī vienā no jūsu krekla šķiedrām, saka Filips Kūkess. datoru arhitekts uzņēmumā Hewlett-Packard Laboratories. Kuekes un viņa kolēģi izstrādā shēmas, kuru pamatā ir perpendikulāri sīku vadu bloki, kas katrā krustojumā savienoti ar molekulāriem tranzistoriem. Līdz desmitgades vidum, Kuekes saka, Hewlett-Packard demonstrēs loģisko shēmu, kas ir aptuveni tikpat spēcīga kā silīcija shēmas aptuveni 1969. gadā. Mēs cenšamies no jauna izgudrot integrēto shēmu ar tās loģiku un atmiņu un starpsavienojumiem ar konsekventu. molekulārais ražošanas process, saka Kuekes.
Tomēr krietni pirms pirmā krekla diegu datora palaišanas uzņēmumi sāks integrēt nanoelektronikas komponentus, tostarp sīkus vadus un īpaši blīvu datora atmiņu, parastajā silīcija elektronikā. Piemēram, Hewlett-Packard un Molecular Electronics plāno sagatavot atmiņas ierīču prototipu jau 2004. gadā. Ierīces, kas glabā nedaudz datu vienā molekulā, varētu nodrošināt tūkstošiem reižu lielāku uzglabāšanas blīvumu nekā pašlaik datoros izmantotā elektroniskā atmiņa. .
Pētnieki strādā arī ar nanoelektroniku, lai izstrādātu jaunus bioloģiskos un ķīmiskos sensorus, kas nav iespējami ar parasto tehnoloģiju. Kalifornijas Universitātes Bērklijā ķīmiķis Peidongs Jangs ir viens no pētniekiem, kas izstrādā šādus sensorus no silīcija nanovadiem. Jans skaidro, ka kontakts pat ar vienu molekulu maina vadu elektronisko stāvokli. Pētnieki var izmērīt šīs izmaiņas, lai identificētu nezināmas molekulas diagnozes vai patogēnu noteikšanas nolūkos.
Tomēr, lai pilnībā realizētu nanoelektronikas iespējas, pētniekiem ir jānovērš vairāki galvenie šķēršļi. Pirmkārt, tiem ir jāizveido izturīgi nanoelektroniskie komponenti, kas darbojas tikpat pilnībā, uzticami un efektīvi kā silīcijs, un tas nav mazs uzdevums, ņemot vērā pusvadītāju 50 gadus ilgušo priekšrocību. Pagājušā gada rudenī Bell Labs Hendriks Šns veica ievērojamus soļus šī mērķa sasniegšanai, izgatavojot molekulāro tranzistoru, kas atbilst tā silīcija brālēniem vienā galvenajā īpašībā: strāvas pastiprināšana vai pastiprināšana, kad tā iet caur tranzistoru. Bez šī pastiprinājuma elektriskais signāls ātri izzūd, un vairākas ierīces nevar darboties kopā kā sarežģītas loģiskās shēmas. Mēs varam ne tikai pārslēgties ar šo ierīci, bet arī pastiprināt strāvu; tāpēc šie tranzistori ir piemēroti lielāku ķēžu veidošanai, saka Schn.
Taču šie mazie testa gabali ir tikai puse no kaujas, saka Nobela prēmijas laureāts Ričards Smolijs, Raisa fizikas profesors. Ir jāspēj izstrādāt veidus, kā [gabalus] pēc savas vēlēšanās nogādāt tur, kur vēlaties. Miljardiem, pat triljoniem molekulāro tranzistoru varētu ietilpt mikroshēmā — pārāk daudz, lai tos sakārtotu pa vienam. Piebilda Marks Ratners, Ziemeļrietumu universitātes ķīmijas profesors: Jūs vēlaties, lai tas kļūtu tik automātiski, lai to varētu izdarīt jebkurš bozo.
Viena no daudzsološākajām pieejām tiek saukta par pašsavienošanos un atsaucas uz bioloģiju. Daba jau veic brīnišķīgu darbu, montējot molekulas un citus nanomēroga komponentus sarežģītos modeļos, saka Andžela Belčere , ķīmiķis Teksasas Universitātē Ostinā. Belčers audzē vairākas vīrusu un baktēriju paaudzes, cenšoties attīstīt tādas pazīmes kā proteīnu rokturi, kas varētu saistīties ar oglekļa nanocaurulēm — cauruļvadu molekulām, kas novērtētas to stiprības un elektrisko īpašību dēļ — un nogulsnētu tās nanoelektronikai noderīgos modeļos. Mācīšanās, kā šādā veidā audzēt nanoelektroniku, var aizņemt kādu laiku, saka Belčers. Taču funkcionāla nanoelektroniskā ierīce šķiet daudz tuvāka, nekā tai vajadzēja būt pirms pāris gadiem.
Šis jaunais solījums ir izraisījis jaunuzņēmumu izsitumus šajā jomā. Daudzi riska kapitāla uzņēmumi un investori meklē nākamos lielos viļņus, saka Stīvens Jurvetsons, Sanfrancisko Draper Fisher Jurvetson riska kapitālists un 1999. gada TR100 dalībnieks. Nanotehnoloģijas ir viena no lieliskajām tehnoloģiju iespējām ar plašu pielietojumu. Jurvetsons sava uzņēmuma portfelī ieskaita trīs nanoelektronikas koncernus. Un viņa uzņēmums nav viens. Saskaņā ar VentureSource datiem, riska kapitālisti 2001. gadā ieguldīja vairāk nekā 100 miljonus USD ar nanotehnoloģiju saistītos jaunizveidotajos uzņēmumos. Taču Jurvetsons saka, ka investoriem vajadzētu piesargāties. Viņš saka, ka prefiksam nano’ nevajadzētu sekot tādam pašam aklam entuziasmam kā .com sufiksam.
Patiešām, šobrīd parastajiem mikroelektronikas uzņēmumiem nav no kā baidīties. Taču nesenie sasniegumi nanotehnoloģiju jomā daudziem pētniekiem ir pārliecinājuši, ka viņu rokās ir pilnīgi jauna tehnoloģija, kas ievērojami paplašinās elektronikas iespējas. Viena svarīga lieta, kas jāatceras, saka Bell Labs Rodžerss, ir tāda, ka visvairāk gaidītās lietojumprogrammas var nebūt tās, kas galu galā palīdz mainīt cilvēku dzīvesveidu. Viņš saka, ka cilvēki, kas izgudroja tranzistoru, iespējams, nav iedomājušies klēpjdatoru. Šīs lietas ir vienkārši grūti paredzēt.
Nanoelektronika ir ļoti sākumstadijā, un tādi pētnieki kā Schn un Tour brīvi atzīst, ka joprojām nav pārliecināti, kur tā atstās sākotnējo ietekmi. Bet vismaz cilvēki tagad pievērš uzmanību iespējām un pat iegulda tajās.