211service.com
Nano Lube by mohlo vytvořit možnou ultra hustou paměť
Výzkumníci pomohli vyhladit cestu pro paměťové čipy, které jsou 10 až 100krát hustší než dnešní zařízení, tím, že vyvinuli způsob, jak snížit tření v nanoměřítku. Metoda by mohla mít dalekosáhlé důsledky pro mikro- i nano-elektromechanické systémy (MEMS a NEMS), které se používají pro ukládání a další aplikace v komunikacích a výpočetní technice.
Tento obrázek ukazuje dramatické snížení tření, ke kterému dochází, když hrot mikroskopu s atomární silou vibruje, když se pohybuje po povrchu. Snížení tření by mohlo pomoci vytvořit velmi hustá paměťová zařízení. (S laskavým svolením Anisoara Socoliuc, Univerzita v Basileji.)
Kapalná maziva nefungují v nanoměřítku; v důsledku toho se drobná mechanická zařízení mohou opotřebovat příliš rychle na to, aby byla praktická. Nyní fyzici na univerzitě v Basileji ve Švýcarsku vyvinuli metodu suchého mazání, která využívá drobné vibrace, aby se díly neopotřebovaly.
Metoda popsaná v aktuálním vydání Věda , by mohla být zvláště užitečná pro novou třídu paměťových zařízení, propagovaná společností IBM s její technologií Millipede, která využívá tisíce hrotů mikroskopů atomárních sil k fyzickému zápisu bitů na povrch vytvořením drážek v polymerovém substrátu a jejich pozdějším čtením. Nanolube by také mohlo najít využití s malými rotujícími zrcadly, která by mohla sloužit jako optické směrovače v komunikacích a mechanických přepínačích, nahrazujících tranzistory v počítačových procesorech, čímž by se snížila spotřeba energie.
Zařízení založená na NEMS a MEMS jsou jedny z nejslibnějších nových nanotechnologií. Komercializace aplikací, jako je Millipede – které by mohly uložit více než 25 DVD na plochu o velikosti poštovní známky – byla zčásti brzděna opotřebením způsobeným třením. Ve skutečnosti je tření zvláštním problémem u mikro- nebo nanozařízení, kde jsou kontakty mezi povrchy malými body, které mohou způsobit velké škody.
Pokud jde o zařízení v nanoměřítku, tato kontaktní plocha se zmenšuje a zmenšuje, takže máte méně povrchu, kde můžete odvádět teplo, říká Anisoara Socoliuc, fyzik z Basilejské univerzity a spoluautor studie. Věda článek. To vede k opotřebení. V tomto malém měřítku je velmi snadné materiál zlomit nebo poškodit.
Ve svých experimentech švýcarští vědci pohybovali hrotem mikroskopu atomární síly vyrobeným z křemíku přes testovací materiál chloridu sodného nebo bromidu draselného. Obyčejně by se ultraostrá špička pohybovala způsobem „stick-and-slip“, protože tření opakovaně narůstá, dokud se špička náhle neuvolní. (Stejný fyzikální mechanismus odpovídá za skřípání dveřních pantů.) Výzkumníci vyřešili problém s lepkavou špičkou oscilací špiček pomocí měnícího se napětí. Vibrace, které jsou tak malé, že hrot zůstává v nepřetržitém kontaktu s materiálem, brání nahromadění energie a jejímu náhlému uvolnění. V důsledku toho se tření sníží 100krát.
Bylo vyzkoušeno několik dalších metod nano mazání, včetně zpomalení pohybu mechanických částí na plazení; ale to bylo nepraktické – mnoho zařízení se například musí pohybovat relativně vysokou rychlostí. V dřívější studii autoři současné práce také ukázali, že opatrné snížení množství tlaku mezi dvěma povrchy by mohlo snížit tření; ale toto se ukázalo jako obtížné kontrolovat.
Nová metoda, která slibuje, že bude mnohem praktičtější, řeší klíčovou část problémů s opotřebením, které snižuje spolehlivost paměťových čipů typu Millipede, říká profesor strojního inženýrství Georgia Tech William King, který pracoval na systému Millipede od IBM a nyní je vědeckým pracovníkem. poradce pro začínající společnost, Nanočip , ve Freemontu, CA, která vyvíjí podobnou paměť založenou na MEMS a polích hrotů mikroskopie atomárních sil. King však poznamenává, že opotřebení od jiných mechanismů, jako jsou chemické změny v materiálu v průběhu času, je stále problémem.
Robert Carpick, profesor technické fyziky na University of Wisconsin-Madison, poznamenává, že je třeba provést další výzkum, než bude možné tuto metodu použít ve skutečných MEMS a NEMS, ale že je to důležitá studie. Jaká zařízení by to mohlo umožnit? Je to nakonec na fantazii. Zbývá ještě mnoho udělat, ale je to skutečně pozoruhodný výsledek, říká.