Сверхчистые алмазные пластины емкостью до 25 Эбайт данных

07.05.2022

Один из видов точечных дефектов алмазов позволяет использовать его в качестве квантового бита для организации вычислений или хранения данных.

Мешать этому может несовершенство технологии выращивания сверхчистых алмазных дисков, что стало вызовом для ученых. Вызов приняли японцы и смогли найти интересное решение проблемы.

Если в любом узле кристаллической решетки алмаза один из атомов углерода заменить (связать) на атом азота, то такое нарушение кристаллической структуры алмаза будет называться азото-замещенной вакансией в алмазе или NV-центром. Такой точечный дефект обладает квантовыми свойствами, которыми легко управлять светом, магнитными полями или с помощью иных воздействий даже при комнатной температуре. В частности, NV-центр можно использовать для записи и хранения данных.

Особенность алмазных структур с NV-центрами в том, что азота не должно быть слишком много. Поэтому для практического использования алмазных носителей данных необходимо либо выпускать очень большие по площади диски с допустимыми примесями азота (так сказать, "размазать" азот по большой площади), либо выращивать максимально чистые алмазы со строго контролируемым объемом примесей, что технически намного сложнее.

До сих пор сверхчистые алмазы едва превышали по площади 4 мм2, что крайне мало. Однако японским исследователям из Университета Сага и японской компании Adamant Namiki Precision Jewelery удалось разработать технологию выращивания сверхчистых алмазных пластин диаметром 2 дюйма (5 см). Теоретически каждый такой диск может хранить до 25 Эбайт данных, что эквивалентно записи на один алмазный носитель миллиарда 25-Гбайт дисков Blu-Ray.

Секрет успеха в особой структуре подложки, на которой выращивался алмазный диск. Обычно это ровная плоская поверхность. В процессе роста и на его ранних этапах сверхчистый алмаз на такой поверхности часто ломался под собственным весом. Чтобы предотвратить растрескивание, ученые предложили ступенчатую поверхность подложки, которая распределяла бы вес растущего алмаза более равномерно. Новая подложка позволила вырастить очень и очень чистый алмаз диаметром 5 см с чистотой 3^10-9. Но на этом ученые не успокоились и теперь планируют вырастить алмаз вдвое большего диаметра.

<< Назад: Робот-кузнечик 08.05.2022

>> Вперед: CAMM - новый стандарт оперативной памяти для ультрабуков 07.05.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Древний лед Антарктики 01.01.2026

Изучение древних ледниковых слоев - один из самых надежных способов понять, как формировался климат Земли и как он может изменяться в будущем. Недавнее открытие международной группы исследователей в Антарктике дает уникальную возможность заглянуть на миллионы лет назад и получить ценную информацию о атмосфере нашей планеты. В районе Аллан-Хиллс ученые пробурили керны древнего льда и обнаружили слои, возраст которых оценивается примерно в 6 миллионов лет. Это старейший лед, когда-либо найденный на Земле и датированный напрямую, что делает находку беспрецедентной в истории климатологии. Особое значение имеют крошечные пузырьки воздуха, запечатленные в ледяных кристаллах. Они служат настоящими "капсулами времени", сохраняя состав атмосферы прошлого. Анализ этих пузырьков позволяет восстановить климатические условия древней Земли, когда средние температуры были выше современных, а уровень океанов значительно выше нынешнего. Древние ледяные керны можно рассматривать как подробные х ...>>

Нано-уровень управления светом 31.12.2025

Современная нанофотоника стремится превратить свет в инструмент точного управления на микроскопическом уровне. Недавние исследования международной команды ученых открывают новые возможности в этой области, позволяя манипулировать светоматериальными волнами на наноуровне с беспрецедентной точностью. Такие достижения могут стать ключом к созданию сверхбыстрых коммуникационных систем и высокочувствительных сенсоров. В центре внимания исследователей оказались гиперболические фонон-поляритоны - особый тип волн, возникающих при взаимодействии света с колебаниями вещества. Эти волны способны концентрировать свет в пространственных масштабах, значительно меньших длины его волны, что позволяет создавать устройства с высокой плотностью интеграции и повышенной функциональностью. Работа велась совместно учеными из Шанхайского транспортного университета, Национального центра нанонауки и технологий Китая, а также коллегами из Испании. Они предложили двухэтапную схему возбуждения волн: сначала ...>>

Случайная новость из Архива Очистка воды от маслянистых примесей 25.11.2024 Очистка воды от маслянистых примесей - одна из ключевых задач для промышленных отраслей, где сточные воды содержат сложные смеси масла и воды. Ученые из Чжэцзянского университета (Китай) разработали инновационный метод, получивший название "Мембранный канал Януса" (Janus Channel Membrane, JCM). Этот подход обеспечивает высокую эффективность разделения, достигая до 97% извлечения масла и 75% извлечения воды при чистоте около 99,9%. В естественных условиях масло и вода могут разделяться с течением времени. Однако на практике в промышленных процессах такие смеси требуют быстрого и точного разделения. Современные методы, такие как центрифугирование, скимминг или химические реакции, нередко оказываются медленными, энергоемкими и недостаточно эффективными. Ключевая инновация технологии JCM заключается в использовании двух видов мембран: гидрофильной, которая притягивает воду; гидрофобной, которая отталкивает воду и пропускает масло. Мембраны размещены вдоль канала, ширина которого может варьироваться от 4 до 125 мм. Регулируемая ширина позволяет оптимизировать процесс в зависимости от состава смеси. Пространство между мембранами создает замкнутую зону, где процесс разделения усиливается. Смесь масла и воды вводится в камеру под небольшим давлением. Затем гидрофобная мембрана захватывает масло, позволяя ему формировать крупные капли, которые направляются в отдельный резервуар. Гидрофильная мембрана пропускает молекулы воды, очищая их от примесей, и направляет их в другой резервуар. Этот одновременный процесс обработки обеих фаз обеспечивает высокую эффективность и позволяет минимизировать потери. Новая технология может стать революционной для таких отраслей, как: нефтехимия - очистка воды, загрязненной маслами и углеводородами; металлургия - обработка сточных вод, содержащих машинные масла и смазочные жидкости; пищевое производство - разделение жиров и воды; фармацевтика - устранение сложных органических примесей. Ученые считают, что мембранный канал Януса способен существенно повысить качество и скорость очистки сточных вод, одновременно снижая энергозатраты. Это особенно важно в условиях, когда предприятия сталкиваются с растущими экологическими требованиями. Таким образом, JCM представляет собой не только научный прорыв, но и важный шаг к более экологически чистым и эффективным технологиям водоочистки. В будущем метод может найти еще более широкое применение, включая бытовую сферу и удаленные регионы с ограниченными ресурсами.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025