Эффективно излучающий свет кремниевый материал

11.04.2020

Ученые уже давно стремятся создать эффективные светоизлучающие устройства на основе кремния. Их использование могло бы значительно увеличить скорость вычислений на кремниевых чипах и сделать их быстрее, чем когда-либо. Добиться этого наконец удалось материаловедам из Технического университета Эйндховена, Мюнхенского технического университета и Йенского университета имени Фридриха Шиллера. Они смогли синтезировать материал на основе кремния, который способен излучать свет в широком диапазоне длин волн в зависимости от своего состава.

Исследователи использовали в качестве исходных реагентов кремний и германий. Оба элемента они объединили в гексагональную структуру и научились менять ее свойства путем варьирования состава. Заставить эти два элемента сформировать вместе гексагональную решетку нелегко. Для этого исследователи взяли за основу чистый гексагональный кремний, создав нанопроволоки из другого материала с гексагональной кристаллической структурой. Затем они вырастили кремниево-германиевую оболочку по этому шаблону.

Формирования такой структуры ученые добились еще в 2015 году. Но до сих пор они не могли заставить ее излучать свет. В новой работе авторам удалось повысить качество гексагональных кремнийгерманиевых оболочек за счет уменьшения количества примесей и дефектов их кристаллических решеток. При возбуждении такой нанопроволоки лазером исследователи смогли измерить эффективность нового материала. Оказалось, что эффективность поглощения и последующего испускания излучения у нового материала находится на очень высоком уровне. Теперь ученые планируют создать на его основе лазер и попробовать использовать новый материал в чипах.

Актуальность новой работы обусловлена все увеличивающимся массивом данных, которые человечеству приходится хранить и обрабатывать. Нынешние технологии, основанные на электронных чипах, достигают своего потолка. Ограничивающим фактором является тепло, которое выделяется из-за наличия у материалов сопротивления. Чтобы избежать этого, необходимо создать технологию, которая не выделяет тепло в окружающую среду. Перспективным кандидатом на эту роль может быть фотоника - вид технологий, которые используют свет для передачи информации и вычислений.

В отличие от электронов, у фотонов нет сопротивления. Они не имеют массы или заряда, поэтому будут меньше рассеиваться внутри материала, через который они проходят, и практически не создавать паразитного тепла. Кроме того, если заменить электроны фотонами в цепи передачи и обработки данных, можно увеличить скорость работы таких вычислительных механизмов в 1000 раз.

<< Назад: Бетон станет прочнее 12.04.2020

>> Вперед: Самая быстрая звезда в галактике 11.04.2020

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Цифровая рация Xiaomi Digital Walkie Talkie 05.10.2025

Компания Xiaomi представила современное устройство, объединившее классические принципы радиосвязи с возможностями цифровых технологий. Новинка под названием Xiaomi Digital Walkie Talkie демонстрирует, как привычные рации могут быть переосмыслены в духе времени. Устройство оснащено цветным дисплеем диагональю 1,57 дюйма, который отображает список контактов, параметры соединения и даже примерное местоположение собеседника. Такой подход превращает стандартную рацию в компактное средство связи, сочетающее функциональность смартфона и устойчивость профессиональной техники. Одним из ключевых преимуществ стала высокая автономность. Встроенный аккумулятор емкостью 2500 мА·ч обеспечивает до 100 часов работы в режиме ожидания и около 14 часов непрерывных разговоров, что особенно важно в экспедициях, на дальних маршрутах или в зонах, где подзарядка невозможна. Согласно данным портала unionrayo.com, такое время работы выгодно отличает устройство от большинства аналогов. По дальности дейст ...>>

Открыт обращаемый драйвер старения 04.10.2025

Недавняя работа ученых из Сямэньского университета в Китае показала, что в гипоталамусе, главном регуляторе внутренних функций организма, кроется один из ключей к продлению молодости. Команда под руководством Лиге Ленга обнаружила, что снижение уровня белка менина в гипоталамусе связано с ускорением процессов старения. Менин, как выяснилось, играет важную роль в предотвращении воспаления и поддержании нормальной работы нейронов. Когда его уровень снижается, в мозге возрастает активность воспалительных сигналов, что запускает цепную реакцию возрастных изменений во всем организме - от ослабления когнитивных функций до потери плотности костей и истончения кожи. Чтобы понять, как именно менин влияет на старение, ученые вывели генномодифицированных мышей, у которых этот белок можно было выборочно отключить. Даже у молодых животных такое вмешательство быстро привело к ухудшению памяти, снижению прочности костей и эластичности кожи, а также к укорочению жизни. Эти результаты убедительно ...>>

Случайная новость из Архива Супервитаминный салат для борьбы с дефицитом витамина А 01.10.2024 Салат часто называют "хрустящей водой" за его низкое содержание калорий и воды. Однако в последнее время ученые смогли значительно улучшить его пищевую ценность, добавив в этот популярный листовой овощ важный для здоровья бета-каротин - пигмент, превращающийся в организме человека в витамин А. Этот "супер-салат" может стать решением глобальной проблемы дефицита витамина А, которая ежегодно ставит под угрозу здоровье миллионов людей. Витамин А играет ключевую роль в поддержании зрения, иммунной системы и здоровья кожи. Дефицит этого витамина особенно распространен в развивающихся странах, где он вызывает серьезные проблемы со здоровьем, такие как потеря слуха, слепота и даже смертельные исходы. По данным Всемирной организации здравоохранения, около 140 миллионов детей страдают от недостатка витамина А. В связи с этим ученые из Университета Политехника Валенсии в Испании решили найти способ повысить содержание бета-каротина в обычном салате (Lactuca sativa), чтобы сделать его более полезным и доступным источником витамина. Для увеличения количества бета-каротина в листьях салата исследователи сосредоточились на двух основных задачах. Во-первых, они разработали метод стимулирования производства бета-каротина в цитозоле клеток, не нарушая важнейший процесс фотосинтеза, зависящий от хлорофилла. Во-вторых, команда ученых нашла способ изменять клеточные структуры так, чтобы они могли накапливать дополнительные каротиноиды, включая бета-каротин, не повреждая растение. Однако процесс оказался сложным. Избыточное или недостаточное количество бета-каротина может нарушить работу хлоропластов, в которых происходит фотосинтез. Это приводит к гибели листьев. Как объяснил ведущий исследователь Мануэль Родригес Консепсьон, ученым пришлось балансировать между увеличением количества бета-каротина и сохранением здоровья растения. Первоначальные попытки добиться нужного результата с помощью метаболической инженерии и гормональных обработок оказались неэффективными. Однако исследователям удалось достичь успеха, используя интенсивные световые обработки и ферменты, найденные у бактерий. В результате команда получила золотую зелень салата, которая содержит до 30 раз больше бета-каротина, чем обычные листья. Исследование показало, что стимулирование образования и развития пластоглобулов - специальных клеточных структур, участвующих в накоплении жиров и пигментов, - помогает накапливать бета-каротин в частях клетки, где его обычно не бывает. Это делает полученный бета-каротин более биодоступным, то есть легче усваиваемым организмом, как отметил первый автор исследования Морелли. Эта работа напоминает разработки золотого риса - генетически модифицированного риса, обогащенного бета-каротином. Хотя он имеет огромный потенциал для борьбы с дефицитом витамина А в регионах с высоким уровнем этого дефицита, золотой рис столкнулся с сильным сопротивлением экологических групп. Например, Greenpeace активно выступает против его использования в Юго-Восточной Азии. Новый "супервитаминный" салат, не прибегая к таким радикальным мерам, как генная инженерия, может предложить более нейтральное решение проблемы дефицита витамина А. Учитывая его высокую питательную ценность, он может стать важным шагом на пути к улучшению питания и здоровья людей, особенно в развивающихся странах.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025