Создание новых материалов с помощью молекулярно-лучевой технологии

03.08.2024

В современном мире электронные устройства становятся все более важной частью нашей повседневной жизни. Улучшение их производительности и эффективности - одна из ключевых задач современных ученых. Одна из передовых технологий, которая может внести значительные изменения в эту область, - это молекулярно-лучевая эпитаксия. Она позволяет создавать материалы с уникальными свойствами, что открывает новые горизонты в электронике.

Недавно группа ученых из Массачусетского технологического института (MIT) добилась значительного успеха в этой области. Им удалось создать тонкую пленку, в которой подвижность электронов значительно выше, чем у любых ранее известных материалов. Этот прорыв был достигнут благодаря использованию молекулярно-лучевой эпитаксии, технологии, позволяющей точно контролировать процесс создания материала на атомарном уровне.

Физики из MIT смогли создать новый материал, в котором атомы располагаются с исключительной точностью, минимизируя количество примесей и дефектов. Это значительно увеличивает подвижность электронов - скорость, с которой электричество проходит через материал. Высокая подвижность электронов является ключевым параметром для многих электронных устройств, от транзисторов до солнечных батарей.

Достижения ученых из Массачусетского технологического института представляют собой важный шаг вперед в области материаловедения. Создание материалов с высокой подвижностью электронов открывает новые возможности для разработки высокоскоростных и энергоэффективных электронных устройств, что, безусловно, окажет значительное влияние на будущее технологий.

Одной из главных целей разработки новых материалов является создание сверхпроводников, которые могут функционировать при комнатной температуре. Такие материалы могли бы значительно повысить эффективность электронных устройств, так как они обеспечивают нулевое сопротивление и, соответственно, минимальные потери энергии. Это настоящий "Священный Грааль" материаловедения, к которому стремятся ученые по всему миру.

Обычно для достижения высокой подвижности электронов материалы охлаждают до очень низких температур, вплоть до абсолютного нуля. Однако команда из MIT нашла другой путь: они улучшили подвижность электронов, создавая материалы с минимальным количеством дефектов и примесей. Такой подход открывает возможности для создания более эффективных и компактных электронных устройств.

Для создания нового материала ученые использовали молекулярно-лучевую эпитаксию, что позволило им построить тонкую пленку толщиной всего в 100 нанометров. Эта пленка состоит из тройного тетрадимита - вещества, обладающего рекордной подвижностью электронов. Это означает, что электричество проходит через материал с минимальными потерями, что существенно повышает эффективность его использования в различных приложениях.

Результаты исследований, проведенных в MIT, открывают новые перспективы в разработке высокопроизводительных электронных устройств. Улучшение подвижности электронов может привести к созданию более быстрых и эффективных транзисторов, солнечных батарей и других компонентов, которые играют ключевую роль в современных технологиях.

<< Назад: Покидая родителей, дети делают их счастливее 03.08.2024

>> Вперед: Жирная пища разрушает мозг 02.08.2024

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Безлинзовая ИК-система 02.10.2025

Инфракрасные технологии занимают особое место в науке и технике. Они позволяют заглянуть туда, где человеческий глаз бессилен, - в темноту, сквозь дымку или туман, на значительные расстояния. Однако развитие этой области сдерживают дорогие и капризные камеры, требующие охлаждения и сложного обслуживания. Китайские исследователи предложили неожиданный выход: создание безлинзовой системы, которая превращает невидимое инфракрасное излучение в четкие изображения с помощью оптики нового поколения. В основе этой разработки лежит древняя идея "изображения через отверстие", о которой еще в IV веке до нашей эры писал философ Мо-цзы. Современные ученые пошли дальше и вместо физической дырочки сформировали оптическое отверстие прямо в нелинейном кристалле, используя сверхкороткие лазерные импульсы. Такое решение позволяет преобразовывать инфракрасное излучение в видимый свет, который без труда фиксируется обычными кремниевыми сенсорами. Руководитель проекта профессор Хэпинг Цзэн подчеркивае ...>>

Жара вызывает агрессию 01.10.2025

Животный мир чутко реагирует на изменения температуры, и в последние годы ученые все чаще обращают внимание на то, как жара влияет не только на физиологию, но и на поведение живых существ. Рост глобальных температур способен не только изменять экосистемы, но и формировать новые социальные модели у животных. Одним из тревожных проявлений оказывается рост агрессивности, который наблюдается у самых разных видов. В лаборатории Университета Юга в Сьюани, штат Теннеси, экологи наблюдали за чернобрюхими саламандрами Desmognathus amphileucus. Эти небольшие амфибии, обитающие в ручьях Аппалачей, продемонстрировали ярко выраженное территориальное поведение: они пытались кусать соперников и заставлять их покидать занятую территорию. Интересно, что у близкородственных видов - саламандры Окои и тритона - подобных реакций не зафиксировали. Это подчеркивает избирательность явления и его связь с особенностями конкретных организмов. Сходные результаты были получены и в экспериментах с другими вид ...>>

Случайная новость из Архива Светящиеся растения заменят фонари и светильники 16.12.2017 На освещение улиц и квартир тратится до 20% производимого электричества. Одним из вариантов снижения этих энергозатрат может стать использование биолюминесцентных растений. Идея звучит фантастично, но разработки в этой области с использованием генной инженерии уже ведутся. Природа одарила многие организмы способностью светиться, но биолюминесцентные растения пока встречаются только в фантастическом фильме "Аватар". Ученые пытаются исправить ситуацию, задействовав генную инженерию. Ранее они уже внедряли гены люминесцентных бактерий и светлячков в растения, например, в табак. Однако было трудно заставить нужные гены работать в нужных органах растений. Чтобы сделать свечение растений контролируемым, сотрудники Массачусетского технологического института отказались от генной инженерии в пользу нанотехнологий. Они создали кремниевые и полимерные наночастицы разного размера, которые перемещались внутри растения по строго определенным направлениям. Внутри каждой частицы содержалось одно из трех веществ: испускающий свет люциферин; люцифераза, которая модифицировала его и заставляла светиться; а также кофермент А, повышавший активность люциферазы. Частицы под давлением в водной среде внедрялись в устьица кресс-салата и других растений. Исследователи могли контролировать, в каких растительных тканях окажутся введенные вещества, поскольку это зависело от размера и поверхностного заряда наночастиц. Получившийся в результате светящийся кресс-салат оказался в 100 000 раз ярче, чем генно-модифицированный табак и наполовину таким же ярким, как светодиод мощностью 1 мкВт. Свечение регулируется: его можно отключить, добавив соединение, блокирующее действие люциферазы. Пока технологии хватает на 4 часа, а количество света составляет лишь одну тысячную от необходимого для чтения, но исследователи полагают, что у их идеи значительные перспективы. Возможно, в будущем им удастся создать растения, которые смогут светиться всю жизнь. В таком случае деревья на городских улицах можно будет превратить в фонари, а домашние растения в горшках - в ночники.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025