NanoWeek #15: 21 по 27 апреля 2008

nanoWeek

Уважаемые читатели!

Предпраздничная неделя порадовала несколькими важными достижениями в области наноэлектроники. Это и создание «двумерного» транзистора, и демонстрация фотонного ключа от IBM. Различные нанопрограммы, объявляемые периодически рядом стран – наилучшее подтверждение того, что нанотехнологии развиваются и интересуют все больше и больше мировую науку и промышленность.

Итак, обо всех событиях недели с 21 по 27 апреля 2008 года подробнее!


Материаловедение

Волокна из наночастицВолокна из наночастиц

Ученые из Великобритании разработали простой процесс производства наноматериалов, армированных нановолокнами, с контролем пространственного размещения последних.

Технология производства позволяет управлять концентрацией наночастиц в различных частях готовой детали. Таким образом возможно будет создать материал, имитирующий фактуру естественной ткани.

Основа наноматериала – биодеградирующий электропроводящий пластик, подающийся вместе с наночастицами в экструдер. Разность потенциалов между шнеками приводит к электрическому формированию волокон из наночастиц, причем ученые могли управлять пространственным распределением последних в составе материала. Группа проводила эксперименты с наночастицами бета-трикальциефосфата, которые в полимере формировали нанонити диаметром 200—2000 нанометров.

Ученые из Японии смогли существенно улучшить устойчивость магниевых сплавов к коррозии , используя многослойные нанотрубки в их составе. Также удалось улучшить механические характеристики сплавов.

Как говорят ученые, новые композиты могут составлять альтернативу алюминию и техническому пластику, который используется во многих промышленных и бытовых продуктах. Магниевые сплавы обычно используются в автомобилестроении, электронике, и спортивных товарах из-за их легкости. Однако после изготовления деталь необходимо покрывать антикоррозионным составом.

Как показала работа ученого Моринобу Эндо (Morinobu Endo) из Университета Шиншу в Нагано (Shinshu University), этого можно избежать, если первоначально армировать сплав 5% количеством углеродных многослойных нанотрубок. При этом они должны быть короткими и не запутанными.

Как показали исследования, кроме высокой коррозионной стойкости, эластичность сплава улучшается почти на 11%. Ученые уверены в том, что эффект коррозионной стойкости достигается благодаря формированию стабильных оксидных пленок вдоль нанотрубок.


Нанобиотехнологии

Схема исследования рибосомыСхема исследования рибосомы

Ученым из США, Бразилии и Японии удалось проследить за поведением отдельных рибосом в процессе трансляции. Для этого был использован оптический пинцет и специальным образом сконструированная молекула мРНК: ее центральная часть комплементарна самой и себе и формирует шпильку. Свободные концы мРНК были прикреплены к микрошарикам при помощи комплементарной ДНК, а микрошарики, в свою очередь, находились в оптических ловушках или же на кончике микропипетки. Благодаря этой конструкции можно было следить за длиной мРНК (вернее, за длиной ее одноцепочечных участков) и процессом разворачивания шпилечной структуры.

В процессе трансляции рибосома двигалась по мРНК и, дойдя до шпильки, начинала расплетать ее, в результате чего расстояние между концами мРНК возрастало. Ученые рассчитали расстояние, на которое одна рибосома перемещается за один акт транслокации, время, необходимое для транслокации, а также время задержки рибосомы на одном месте мРНК. Оказалось, что за один шаг рибосомы длина мРНК удлинялась на 2,7 нм, что соответствует шести нуклеотидам (рисунок 2). Это означает, что при транслокации рибосома перемещается ровно на три нуклеотида, то есть один кодон! Время транслокации оказалось равным 0,078±0,045 секунд.

Если в скорости транслокации рибосомы проявили некоторое единодушие, то паузы в процессе трансляции были совершенно непредсказуемы. Среднее время, проводимое одной рибосомой на одном месте, составило 2,2 секунды, однако некоторые из них задерживались на мРНК на десятки секунд и даже минуты, тогда как другие проходили те же самые участки мРНК без задержек.

Только 4 из 29 рибосом смогли пройти весь путь по мРНК до конца, большинство же сошло с дистанции гораздо раньше (рисунок 4). Около трети рибосом закончили синтез белка в участке, который оказался очень похож на сайт связывания рибосом. Это нуклеотидная последовательность, которая облегчает посадку рибосомы на мРНК и, по идее, должна находиться перед началом гена. Встретившись же внутри мРНК, она, видимо, задерживает рибосому, поскольку связывается с ней прочнее, чем соседние участки мРНК.

Ученые провели с рибосомами еще ряд замысловатых и увлекательных экспериментов.


Наноэлектроника

Исследователи из IBM создали самый маленький в мире фотонный переключатель . Это устройство может произвести революцию в оптических вычислениях и производстве компактных нанофотонных чипов.

Фотонный переключательФотонный переключатель

Нужно пояснить, что во всех традиционных компьютерах используются электронные ключи-транзисторы, однако сделать такое же устройство, включающее и выключающее поток фотонов достаточно трудно.

Зато фотонный нанопереключатель очень востребован в микроэлектронике, особенно при постоянном возрастании вычислительных мощностей компьютеров и необходимости управлять большими потоками данных. В перспективе компания IBM сможет заменить медные внутричиповые проводники соединениями на основе оптических линий связи, и это существенно ускорит работу современных процессоров.

Общие размеры оптического ключа – 450 нанометров х 220 нанометров. Это очень немного. Для сравнения скажу, что на площади в один квадратный миллиметр может уместиться 2000 таких устройств.

Микроскопический «коммутатор» при использовании одной длины волны света способен обрабатывать данные со скоростью до 40 Гбит/с. Передача же информации на нескольких длинах волн теоретически позволяет добиться скорости в 1 Тбит/с. Работоспособность переключателя уже была подтверждена практическими экспериментами.

В последнее время внимание ученых привлекают органические солнечные элементы с p-n переходом , состоящие из пленок фталоцианина p-типа и перилена n-типа. Поскольку генерация фотоносителей в ячейке происходит только на гетеропереходе, оптимальная толщина ячейки должна быть меньше 100 нм.

К сожалению, получать такие тонкие ячейки до сих пор очень сложно. Причина этого – возможный пробой между металлическими электродами. Поскольку большинство используемых в солнечных элементах органических пленок являются поликристаллическими, короткое замыкание является более серьезной проблемой, чем электролюминесценция (ЭЛ) используемых аморфных пленок. Предполагалось, что короткое замыкание может быть вызвано миграцией металла в тонную органическую пленку в ходе вакуумного осаждения противоэлектрода, например, серебра или золота, однако прямых доказательств такой миграции до сих пор не было.

В связи с вышесказанным, ученые из Осаки решили выяснить, есть ли связь между коротким замыканием и миграцией металлических компонентов, исследуя скол ячейки методом просвечивающей электронной микроскопии. В качестве тестовых материалов выступали часто используемая в ячейках органическая пленка перилена и золотой электрод. Действительно, было обнаружено, что короткое замыкание может быть вызвано миграцией материала электрода в ходе вакуумного напыления. Толщина слоя перилена в ячейках составляла 50, 100, 200, 300 и 500 нм.

Исследователи использовали самый тонкий в мире материал, чтобы создать самый маленький в мире транзистор , в один атом толщиной и десять атомов шириной.

Исследователи University of Manchester (Великобритания) и Radboud University Nijmegen (Голландия) изучили электронный транспорт в графеновых приборах на квантовых точках. При размерах графенового островка (см. рис.) больше 100 нм такой прибор ведет себя как5 одноэлектронный транзистор, демонстрируя эффект кулоновской блокады. При уменьшении размеров до менее 100 нм пики становятся сильно непериодическими, указывая на вклад эффекта квантования. При уменьшении перемычки до ширины в несколько нм прибор сохраняет высокую проводимость.

Отличительное свойство графена – рекордно высокая подвижность носителей (и электронов, и дырок) и, как заявил один из первооткрываталей графена и участник данного эксперимента, Костя Новоселов, «это хорошее свойство в полной мере сохраняется при уменьшении графенового островка до нескольких бензольных колец, а именно это важно для молекулярной электроники в рамках традиционного подхода сверху-вниз («top-down»)». Еще одно важное значение эксперимента заключается в том, что исследователи изготовили целый ряд приборов с различными размерами островков, используя традиционную микроэлектронную технологию — электронно-лучевую литографию и реактивное плазменное травление.


Бизнес

Проект по Исследованию Нанотехнологий при Центре имени Вильсона сообщил, что государства Европы тратят вдвое больше средств , чем США, на изучение потенциальных рисков, связанных с использованием нанотехнологий.

По данным Проекта, в 2006 году государственные инвестиции США на эти цели (в рамках Национальной Нанотехнологической ИнициативыNational Nanotechnology Initiative) составили $13 млн. — в том же году государства Европы выделили на эти цели почти $24 млн. В целом, федеральный бюджет США израсходовал на нанотехнологические исследования более $1.4 млрд., менее 3% из них были направлены на то, чтобы понять: каким образом бурно развивающиеся нанотехнологии способны повлиять на здоровье человека, окружающую среду и пр.

Показательно, что в 2008 году Агентство по Защите Окружающей Среды США Environmental Protection Agency оштрафовало американскую компанию IOGEAR за продажу нанопестицидов, не прошедших проверку государственными природоохранными органами.

По прогнозу консалтинговой фирмы Lux Research, к 2014 году примерно 15% товаров, произведенных в мире (на общую сумму в $2.6 трлн.), будут изготавливаться с применением нанотехнологий.

Правительство Чувашии на заседании в среду внесло соответствующие изменения в комплексную программу инновационного развития республики на 2006—2010 годы.

Рентабельность программы составит 20%. В систему программных мероприятий, в частности, входят организация производства инноваций для отраслей промышленного комплекса, осуществление географической диверсификации, создание и развитие микробиологической промышленности, поиск и привлечение иностранных инвесторов для финансирования проектов малых инновационных предприятий.


События

23 апреля 2008 г. заместитель генерального директора ГК «Роснанотех» Александра Нестеренко выступила на втором Всероссийскогом форуме «Интеллектуальная собственность России-2008» с докладом «Концепция участия ГК «Роснанотех» в совершенствовании законодательства: инновационная деятельность и интеллектуальная собственность».

В концепции обозначены основные направления совершенствования законодательства, которые с точки зрения Корпорации будут способствовать развитию различных инноваций (более подробно читайте в новости).

Александра Нестеренко сообщила, что Корпорацией подготовлены предложения к законопроекту «О передаче технологий» в части совершенствования процедур проведения конкурса на передачу технологий, защиты прав частных инвесторов при софинансировании создания технологий. Она также подчеркнула, что необходимо внесение изменений в законодательство, позволяющих научным и вузовским учреждениям создавать малые инновационные предприятия и spin-off компании.

Вновь избранный президент Дмитрий Медведев считает главным барьером на пути инновационного развития страны инертность административной системы. Чтобы ее побороть, он предлагает переориентировать государственное управление на проектно-целевой принцип и усилить ответственность регионов.

Медведев предложил внести изменения в несколько законов, чтобы научные центры получили возможность учреждать малые предприятия, которые реализовывали бы их проекты. Кроме того, вновь избранный президент потребовал ускорить процесс принятия законов «О патентных поверенных» и «О передаче технологий». Он сообщил, что доля промышленных предприятий, осуществляющих разработку и внедрение технологических новаций, не превышает 10%, а доля инновационной продукции в общем объеме продукции промышленного производства составляет всего 5,5%.

Делегация Российской корпорации нанотехнологий, во главе с генеральным директором Леонидом Меламедом, посетила крупнейшую международную промышленную выставку Hannover Messe 2008 (Германия, г.Ганновер).

Цели визита – анализ перспективных разработок наноиндустрии, поиск международных партнеров для реализации совместных проектов, привлечение зарубежных участников на Международный форум по нанотехнологиям, который пройдет в Москве в конце 2008 года. Генеральный директор ГК «Роснанотех» Леонид Меламед посетил официальную церемонию открытия ярмарки, во время которой с приветственной речью выступили канцлер Германии Ангела Меркель, министр образования и науки Германии Аннет Шаван, и другие официальные лица.

21 апреля Леонид Меламед совместно с министром образования и науки РФ Андреем Фурсенко, председателем наблюдательного совета корпорации, принял участие в торжественном открытии российского стенда, организованного под эгидой Минобрнауки, и выступил с презентацией в рамках «Российско-Германского дня технологий». Участники из России и Германии обсудили вопросы сотрудничества в области нанотехнологий, микротехнологий и новых материалов. Глава ГК «Роснанотех» рассказал о деятельности корпорации и перспективах развития наноиндустрии в России.

По словам генерального директора корпорации, ГК «Роснанотех» будет всячески поддерживать иностранные инвестиции в российскую наноиндустрию.

Вышел пилотный номер информационно-аналитического дайджеста «Нанотехнологии в мире», сообщает Государственная корпорация «Российская корпорация нанотехнологий».

Дайджест основан на мониторинге российских и иностранных СМИ. В издании в сжатом виде представлены публикации в деловых, общественно политических и специализированных СМИ России и Европы, Америки и Азии, которые отражают текущую ситуацию в сфере нанотехнологий и наноиндустрии.

Выпуск можно прочесть здесь: http://www.rusnano.com/…_pilot_2.pdf

От лица нашего сайта хотим пожелать успехов аналитикам «Роснанотеха» в этом непростом начинании!


Итак, наш пятнадцатый выпуск подошел к концу!

Напоминаем, что если у вас есть какие-либо замечания или пожелания насчет состава рубрик или того, что бы вы хотели видеть в следующих выпусках – пишите !

До встречи через неделю!

Составитель – Свидиненко Юрий

Опубликовано в NanoWeek,


Пожалуйста, оцените статью:
Пока нет голосов


Категории статьи