Наноэлектроника. Лукавая цифра?

В процессе дискуссий ученые пришли к единому мнению, что классифицировать изделие как нанотехнологическое можно, если, по крайней мере, один из его размеров находится в диапазоне от 1 до 100нм и этот размер существенен для функций квалифицируемого изделия. Само по себе достижение размера от 1 до 100нм — недостаточное условие, хотя бы потому, что все исходные природные и искусственные материалы имеют структуру наномасшабного диапазона. Нанотехнология – это способность понимать, контролировать и манипулировать материей на уровне индивидуальных атомов, молекул или кластеров молекул (размером от 1 до 100нм), для того чтобы создавать материалы, приборы и системы с фундаментально новыми свойствами и функциями, обязанными именно малыми размерами.

 

С этой точки зрения освоенная в современной электронике 90-, 65- и 45нм технология может быть отнесена к нанотехнологии лишь условно. В действительности эти размеры достигнуты на традиционном в микроэлектронике пути масштабирования, а изготовленные в результате интегральные схемы имеют традиционно улучшенные параметры (плотность упаковки, рассеиваемая мощность, быстродействие) без принципиального изменения функций.

 

По мнению координатора европейского проекта PullNano Gilles Thomas (компания STMicroelectronics) присущие нанообъектам новые свойства (например, квантоворазмерный эффект) и функции могут проявиться лишь на пути 32-, 22-, 16- и 11нм технологий.

 

В ситуации неоднозначного толкования понятия “нанообъект” и множественности заявлений об изготовленных нанообъектах чрезвычайно актуальная задача — создание базы данных по результатам нанотехнологических исследований и разработок в мире с единым стандартным подходом к классификации нанотехнологических объектов. Один из вариантов решения такой задачи представлен на Интернет сайте, формируемом Woodrow Wilson International Center for Scholars (Washington, США) в рамках проекта «Emerging Nanotechnologies» — «Нарождающиеся нанотехнологии».

 

Для отбора нанообъектов для этой базы данных используются следующие три критерия:

 

  • потребители готовы легко их покупать;
  • они идентифицированы изготовителем или другим субъектом как изготовленные с применением нанотехнологии;
  • два первых критерия признаны администрацией сайта обоснованными.

 

На сегодняшний день на сайте представлены нанобъекты в следующих категориях:

 

  • бытовые приборы (приборы для нагрева и охлаждения; большие кухонные приборы; машины для стирки и чистки одежды);
  • автомобильные назначения (техобслуживание и аксессуары для автомобиля);
  • товары для детей (игрушки и игры);
  • электроника и компьютеры (аудио и видео аппаратура; фототехника; элементы компьютера; дисплеи; мобильные приборы; телевидение);
  • пищевые продукты и напитки (кулинария; продукты; сохранность продуктов);
  • здоровье и фитнес (одежда; косметика; фильтры; персональные средства ухода; спорттовары; средства защиты от солнечных лучей);
  • дом и сад (чистящие средства; конструкционные материалы; предметы обстановки; предметы роскоши; краски);
  • многофункциональные назначения (покрытия).

 

Категории и подкатегории могут добавляться по мере поступления новой информации о нанообъектах, не вписывающихся в предложенную классификацию. Наполнение сайта ведется в динамическом режиме. Поиск нанобъектов в Интернете проводит администрация сайта, а также предусмотрено поступление информации от разработчика и изготовителя. Последнее обновление сайта было проведено в сентябре 2007 года. На сегодня на сайте представлена информация о более  чем 600 нанообъектах.

 
На диаграмме – распределение числа нанообъектов по категориям.

 

Такое распределение определяется, в первую очередь, ставкой авторов сайта на потребительские нанотовары, но, с другой стороны, возможно и близко к истинной ситуации в этой области исследований и разработок, так как отражает готовность на сегодняшний день, в основном, нанопорошковых технологий.

 

Для нас представляет интерес достаточно скромное положение объектов, представленных в категории «Электроника и компьютеры» (46 объектов из 600 зарегистрированных).

 

Здесь, конечно, чемпионом выглядит 16Гб флэш-память компании Samsung, выполненная в массовом производстве по 51нм технологии. Samsung поставляет эти схемы компании Apple, в частности, для устройства iPod Nano.

 

В процессорных чипах намечается переход от 90нм к 65нм технологии. По 90нм технологии выполнены схемы процессоров PowerPC 970FX (IBM); Athlon™ 64 FX (AMD); Celeron 4 Pentium (Intel). Новый 65нм процесс использован в чипах процессоров Intel Core 2 Duo, Intel Core Solo и Intel Pentium D. 65нм технология все более используется для флэш-памяти мобильных устройств (например, Intel StrataFlash® Cellular Memory; Samsung 65-nm 8-Gbit флэш в iPhone компании Apple).

 

В июне 2007 года компания Panasonic первой в мире приступила к массовому производству чипов, изготовленных по 45нм технологии, для своей системы UniPhier.

 

К слову, в октябре с.г. компания Intel также объявила о начале массового производства процессорных чипов по 45нм технологии, а компания Hewlett-Packard уже использует эти чипы в своих рабочих станциях.

 

Следующий шаг также не за горами: компания Intel сообщила об изготовлении первых образцов чипов по 32нм технологии; компании Sony, IBM и Toshiba анонсировали начало совместных  исследований для разработки промышленной 32нм (и меньше) технологии.

 

Большинство сегодняшних жестких компьютерных дисков используют считывающие головки из магнитных многослоек, обладающих эффектом гигантского магнитосопротивления. Такие головки изготавливаются с применением нанотехнологий.

 

Энергонезависимую оперативную память (динамическую и статическую) на основе углеродных нанотрубок разрабатывает компания Nantero пожелаем ей удачи!)

 

Motorola заявила об изготовлении прототипа 5 дюймового цветного видеодисплея с использованием углеродных нанотрубок, однако, о производстве таких дисплеев сообщений нет.

 

Относительно продвинуты к широкому массовому производству  органические светодиоды (OLED) для солнечных батарей и дисплеев, в частности, для дисплеев мобильных телефонов. В их нановерсиях используют электроды из полимерных наноструктурированных пленок. Дисплеи на основе OLED имеют длительный срок службы, хорошее разрешение, высокий контраст, большую яркость при меньшей мощности и при значительной меньшей стоимости в сравнении, например, с жидкокристаллическими дисплеями. Рынок OLED вырос от 112 млн. долл. в 2002 году до 3.1 млрд.долл. к 2007 г. О производстве наноOLED заявили: в США DuPont; Universal Display Corp.; NanoHorizons; Pioneer Company; в Китае — RiT Display Corp.; в Корее – Samsung; в Японии — Sony Corp.

 

Если можно принять размещение в категории «Электроника и компьютеры» упрочняющих наноструктурированных покрытий высокого оптического качества для телевизионных экранов и OLED дисплеев (компания Ecology Coatings из США), то несколько «притянутыми за уши» в этой категории стоят нанопокрытия для гитарных струн (Elixir и Siemens Hearing Instruments, США) и антибактериальные покрытия (в основном, на основе наносеребра) для мобильных телефонов (LG Electronics и Samsung, Корея), компьютерных мышек (компания IOGEAR, США) и компьютерных клавиатур (Samsung). На этом фоне даже скромное число зарегистрированных на сайте наноэлектронных объектов (46) выглядит несколько завышенным. Хотя, очевидно, сайт организован недавно, на нем отсутствует, например, информация о нитридных светодиодах. Будем ждать очередного обновления.

 

Если уйти из категории «Электроника и компьютеры» и мельком заглянуть в раздел «Косметика» категории «Здоровье и фитнес», то встретим «знакомые все лица» — фуллерены и цинкиты. Компания  Zelens из Великобритании выпускает целую серию косметических кремов – ночные, дневные и для век – с добавками фуллеренов С60, которые обладают заметными противоокислительными свойствами. Ключевой является форма фуллеренов – шарообразная с 32 гранями, которые притягивают, нейтрализуют и уничтожают свободные радикалы — настоящие сборщики мусора с лица. Австралийская фирма Advanced Nanotechnology выпускает очищающий и защищающий от солнечных лучей косметический крем на основе наночастиц оксида цинка.

 

Источник: perst.isssph.kiae.ru