Ассоциация государственных научных центров "НАУКА"
Ассоциация государственных научных центров "НАУКА"
Австралийские ученые предложили способ получения углеродных нанотрубок из использованных небиоразлагаемых полиэтиленовых пакетов. Свою разработку исследователи описали в статье в журнале Carbon, ее краткое содержание приводится на сайте Университета Аделаиды.
Для выращивания нанотрубок на поверхности пористой мембраны из окиси алюминия полиэтиленовые пакеты для упаковки продуктов сжигали в печи. Полученный углеродосодержащий газ затем слоями оседал на подложке, образуя наноцилиндры со стенками из атомов углерода — нанотрубки.
«Изначально мы использовали для получения нанотрубок этанол, но мой студент решил, что подойдет любой источник углерода», — приводятся в сообщении слова одного из авторов исследования Душана Лосича (Dusan Losic). Он также отметил, что подобная «нанотехнологичная переработка» отходов без использования вредных катализаторов и растворителей позволяет получать нужные материалы, снижая негативное влияние на окружающую среду.
Уникальные свойства углеродных нанотрубок позволяют применять их в различных целях: от изготовления сверхтонких проводников и транзисторов до создания прочных и легких тросов. Ранее американские исследователи уже предложили новый способ выращивания нанотрубок, который позволяет выращивать их на поверхности меди, платины и алмазов. Для этого подложка покрывалась одномерным слоем графена.
***
Ученые из Стенфордского университета создали прототип первого полного по Тьюрингу компьютера на углеродных нанотрубках. Описание устройства опубликовано в Nature, краткий обзор исследования приводится в редакционной статье издания.
Создание прототипа стало возможным благодаря одновременному использованию двух подходов: разработке новой технологии ориентирования нанотрубок на подложке и сильному упрощению логической архитектуры устройства. При этом после нанесения нанотрубок на подложку ученые сначала удаляли те из них, которые обладали металлическими, а не полупроводниковыми свойствами, и только затем формировали транзисторы. Средний размер последних составлял около 8 микрометров.
При разработке схемы устройства ученые обратились к архаичной PMOS-логике. Она использовалась при создании транзисторов преимущественно в середине прошлого века до того, как ее заменили более энергоэффективные и продвинутые полупроводниковые устройства КМОП. Эти схемы отличаются прежде всего тем, какой ток подается на управляющий затвор транзистора и как проводится его переключение. Решение авторов использовать устаревшую архитектуру было связано не с особенностями нанотрубок (из них можно собрать и КМОП-процессор), а с тем, что в таком случае изготовление проводится за вдвое меньшее количество этапов, а, следовательно, ниже возможность ошибки.
Компьютер на нанотрубках осуществляет всего одну логическую операцию — SUBNEG, то есть вычитает одно число из другого и в случае отрицательной разницы записывает его в третью ячейку. При этом за один цикл вычисления проводятся всего над одним битом информации. Тем не менее, по словам авторов, процессор обладает полнотой по Тьюрингу, то есть способен выполнять все алгоритмически разрешимые задачи, на которые ему просто требуется гораздо больше времени, чем 32- или 64- битному современному устройству.
По словам Франца Кройпла из Мюнхенского технологического института, насколько масштабируемой и перспективной окажется технология, пока не ясно. Это будет зависеть от того, насколько точно ученые смогут управлять ориентацией нанотрубок на подложке. Недавно ученые смогли достичь рекордной плотности укладки углеродных нанотрубок на подложке, однако можно ли будет применить эту технологию для создания транзисторов, пока не ясно.