Журнал «Компьютерра» № 25-26 от 10 июля 2007 года (693 и 694 номер)
Шрифт:
Собственно кратер Виктория вряд ли может олицетворять собой преисподнюю. Он велик для марсохода, но далеко не самый большой на Марсе – его диаметр составляет 750 метров, а глубина – около семидесяти. Предположительно кратер возник от удара метеорита несколько миллионов лет назад. Свое название эта структура получила в честь одного из кораблей, входивших в кругосветную экспедицию Магеллана. Части кромки кратера, исследованные марсоходом, называли в честь открытых известным мореплавателем мысов и заливов. На то, чтобы полностью объехать Марс, Opportunity, конечно, не претендует, но кто возразит против того, что и он, в общем-то, великий путешественник? АБ
Физикам из Гарвардского университета впервые удалось получить основной элемент большинства полупроводниковых устройств – p-n-переход – в листе графена (монослое из атомов углерода). Эти эксперименты открывают захватывающие перспективы перед углеродной электроникой будущего, которая обещает стать гораздо быстрее и эффективнее кремниевой.
Если в обычных полупроводниках нужный тип проводимости p– или n-типа обычно создают, внедряя в кристаллическую решетку подходящие атомы примесей, то в слой графена толщиною всего в один атом примеси внести куда труднее. Однако теоретики давно предсказывали, что недостаток или избыток электронов в нужном месте листа графена можно создать другим способом – с помощью электростатического поля. Для этого достаточно поместить рядом электрод. Положительно заряженный электрод притянет к себе электроны графена, создаст их избыток, а значит, и проводимость n-типа. Отрицательно заряженный электрод, наоборот, создаст область c p-проводимостью, а между этими областями должен возникнуть вожделенный p-n-переход.
Но то, что легко получается на бумаге, часто оказывается совсем не просто реализовать на практике. Лист графена нужно как-то закрепить, да еще не меняя его электронных свойств, а металлический электрод поместить как можно ближе к листу и при этом надежно его изолировать. Труднее всего оказалось подобрать изолятор с подходящей атомной структурой.
Тем не менее эти трудности недавно удалось преодолеть, позаимствовав уже отлаженные технологии покрытия углеродных нанотрубок (которые можно представить как свернутые в трубочку листы графена). С помощью метода осаждения атомных слоев на графен удалось нанести слой изолятора из оксидов алюминия, азота, а также из триметилалюминия. На этот изолятор, в свою очередь, были нанесены электроды из титана и золота. А сам лист графена был закреплен на кремниевой пластине, покрытой изолирующим слоем оксида кремния.
Измерив сопротивление образца, ученые убедились, что им удалось получить в графене области с проводимостью p– и n-типов, а между ними – p-n-переход. Кроме того, поместив образец в сильное магнитное поле, ученые наблюдали так называемый квантовый эффект Холла, при котором проводимость меняется скачкообразно. Поскольку такой эффект возможен лишь в двумерных системах, это надежно свидетельствует о том, что лист графена не был поврежден в технологическом процессе. К сожалению, полученный в листе p-n-переход по ряду причин нельзя непосредственно использовать для изготовления биполярных транзисторов. Но для транзисторов подойдет узкая лента из графена, так что теперь ученые пытаются изготовить такие ленты и надежно работающие транзисторы. Как только это удастся, у углеродных нанотрубок появится достойный конкурент, претендующий на почетное звание основы углеродной электроники будущего. ГА
К неожиданным выводам пришла команда астрофизиков из Швеции, США и Канады, возглавляемая Олегом Кочуховым из Университета Упсалы в Швеции. Оказывается, даже крупные молодые и горячие звезды вроде альфы Андромеды обладают атмосферой со своей весьма переменчивой погодой.
То, что на Cолнце и других небольших звездах бывают пятна, вспышки и другие сложные атмосферные явления, известно давно. Капризы солнечной погоды ученые связывают со сложными, взаимозависимыми гидродинамическими потоками и магнитными процессами, протекающими в горячей плазме нашей звезды. Однако до сих пор считалось, что в крупных звездах внутренние конвективные потоки вещества сравнительно слабы, не достигают поверхности и не приводят к образованию у звезды сколько-нибудь сильного магнитного поля. Соответственно, и погоды в атмосферах этих звезд нет никакой – сплошной штиль.
Однако прямые наблюдения в течение долгих семи лет за атмосферой самой яркой звезды в созвездии Андромеды, которую называют Альферац, Сирра или Сира, заставляют отказаться от этих представлений. Наблюдения за этой удаленной от нас на расстояние в 97 световых лет звездой велись из двух обсерваторий, расположенных в Канаде и России. Исследовались облака ртути, которые, как оказалось, лишь частично закрывают поверхность звезды. Чтобы проследить за изменениями в ее облачном покрове, ученые применили специально разработанный метод, основанный на эффекте Доплера. Если облако находится в той части звезды, которая, благодаря вращению светила, движется по направлению к нам, то спектральные линии ртути сдвигаются в синюю сторону, а если от нас, то в красную. Это позволяет восстановить подробную карту облачного покрова звезды, а затем проследить за ее изменением во времени.
Оказалось, что поведение облаков ртути в звездной атмосфере внешне очень похоже на поведение обычных водяных облаков в воздушной оболочке нашей планеты. Однако механизмы их формирования совершено различны. Ртутные облака существуют благодаря тонкому балансу между силами гравитационного притяжения звезды и давлением ее излучения, которое стремится вытолкнуть пары ртути и поднять облака повыше. Этот баланс неустойчив, и локальная гравитационная флуктуация на величину порядка процента способна в сотни раз изменить концентрацию паров ртути.
И хотя в поведении звездных облаков еще много неясного, ученые полагают, что главной движущей силой звездной погоды является гравитация. Тем более что Альферац – это двойная система, и вторая звезда может сильно влиять на погоду. По-видимому, похожие "металлические облака" имеются у многих молодых звезд. Ученые уже обнаружили несколько светил с облаками из стронция, иттрия и даже платины. Их дальнейшее изучение поможет лучше понять эволюцию звезд и процессы, ответственные за формирование погоды в нашей собственной атмосфере и в атмосферах соседних планет-гигантов. ГА
Необходимость в накопителях все большего объема сегодня объяснять не требуется. Именно эта необходимость привела к переходу от технологии продольной магнитной записи, в которой векторы намагниченности доменов лежат в плоскости пластины жесткого диска, к технологии перпендикулярной записи, где эти векторы расположены под прямым углом к поверхности. Последняя разработка позволяет расположить домены ближе друг к другу и тем самым повысить плотность записи. Уменьшать размер доменов можно лишь до определенного предела, дальше которого внешние возмущения не позволят надежно хранить информацию. Существуют прогнозы, что современные технологии записи на жесткие диски исчерпают себя примерно к 2010 году, и тогда придется внедрять что-то новое. Тут-то и может пригодиться разработка американских химиков из Университета Брауна, предложивших простой метод синтеза железо-платиновых нановолокон, который позволяет строго контролировать их размер и состав. Такие нановолокна могут быть собраны в магнитные наночастицы, каждая из которых способна хранить один бит информации, и послужить основой новых магнитных носителей с высокой плотностью записи. Метод позволяет получать из раствора нановолокна длиной 20–200 нм и может использоваться для других комбинаций металлов – например, кобальта и платины.
Идея использования магнитных наночастиц в качестве носителей информации не нова. Несмотря на кажущиеся радужными перспективы, на этом пути есть ряд серьезных препятствий. Чтобы значительно увеличить плотность записи, придется располагать частицы очень близко друг к другу. А здесь возникают трудности не только технологического, но и принципиального характера. Для стабильного хранения информации наночастицы должны устойчиво сохранять пространственную ориентацию своего вектора намагниченности. Влияние внешних возмущений (например, магнитного поля соседних частиц) может отклонять частицу от нужного положения, приводя к ошибкам в данных. По мнению американских исследователей, эти проблемы поддаются решению путем эффективного использования формы наночастиц. Нановолокна хороши тем, что, собирая их в пучки, можно получить очень вытянутые агрегаты, в которых магнитное поле строго ориентировано в двух направлениях – от одного полюса к другому – и не оказывает сильного влияния на соседние частицы. К тому же «перевернуть» вытянутые магниты, расположенные близко друг к другу, не так просто, как сферические домены.