Сотрудники Bell Labs, научно-исследовательского и опытно-конструкторского подразделения компании Lucent Technologies, разработали новый материал, позволяющий свести к минимуму влияние трения. Лабораторный эксперимент с каплей воды показывает поразительные результаты

Лабораторный эксперимент с каплей воды показывает поразительные результаты — водяной шарик скользит по плоской поверхности при малейшем наклоне плоскости и при его движении не остается никаких следов. Эта поверхность и представляет собой предмет гордости ученых Bell Labs, научно-исследовательского и опытно-конструкторского подразделения компании Lucent Technologies, — «наногазон», подстилку из вертикальных «травинок» кремния, которые в тысячи раз тоньше человеческого волоса.

В лаборатории нисколько не сомневаются в том, что уже вскоре нанотраву можно будет применять в самых различных коммерческих продуктах, начиная от покрытия лодок, обладающего низким коэффициентом трения, и заканчивая средствами теплоотвода для компьютерных процессоров и батарей. Причем ориентировочный срок службы таких продуктов составит не менее 25 лет. Ожидается, что именно в этой сфере найдут первоочередное применение технологии наномасштаба, предлагаемые на коммерческой основе Bell Labs и партнером лаборатории — консорциумом New Jersey Nanotechnology Consortium.

«Нанотрава — это целый класс новых структур на основе инженерных решений наноуровня для создания разнообразных покрытий, — сообщил вице-президент Bell Labs по научным исследованиям Дэвид Бишоп. — Варьируя область размещения элементов, их плотность и схему расположения, можно определять характер взаимодействия жидкости с подложкой».

Свойства нанотравы можно динамически корректировать путем изменения температуры, за счет воздействия ультразвука, приложения небольшого электрического напряжения или какими-то иными способами. Напряжение создает на верхушках нанотравы электрическое поле, меняя параметры ее смачиваемости. Этот эффект называется электроувлажнением.

Для чего растить нанотраву

В результате появляется возможность отделить электроды от электролита в процессе эксплуатации батареи, сделав срок ее службы практически неограниченным. Обычные батареи ежемесячно теряют от 3 до 5% своей емкости, даже если они не подключены к потребителям электроэнергии. Батареи нанотравы обойдутся покупателям дешевле и будут обладать гораздо более высокой емкостью при той же массе.

По словам Бишопа, можно выделить еще несколько областей применения технологии нанотравы.

Отвод тепла от компьютерных процессоров и других устройств. «Очень трудно обеспечить прохождение потоков жидкости через небольшие кремниевые каналы, — отметил Бишоп. — Возникает эффект узкого горла. Но нанотрава обеспечивает прохождение гораздо более мощных потоков, потому что жидкость взаимодействует только с одной сотой площади поверхности».

Появления коммерческих продуктов терморегулирования на базе нанотравы придется ждать еще два-три года, однако Bell Labs уже сейчас готова подписать договор с компанией, которая согласится развивать технологию «интеллектуального» теплоотвода, позволяющую менять характеристики охлаждающих механизмов по мере изменения потребностей. Это имеет очень большое значение, поскольку производители микросхем уже пришли к выводу, что излучение тепла является одним из основных препятствий на пути создания кремниевых чипов следующего поколения с нормой проектирования менее 90 нм.

Жидкие линзы. Вполне возможен выпуск крошечных недорогих линз, фокусное расстояние и другие параметры которых очень быстро меняются под воздействием электрических полей. По прогнозам Бишопа, на создание использующих подобный эффект фотоаппаратов и сотовых телефонов, оснащенных объективами с переменным фокусным расстоянием, уйдет около года.

«Жидкая фотоника». Через три-пять лет коммутаторы, делители мощности, фильтры, мультиплексоры и другие устройства будут посредством нанотравы осуществлять такое преобразование светового сигнала, которого нельзя добиться с помощью обычных средств.

«С появлением нанотравы мы получаем очень важную технологию, сочетающую в себе прорыв в области создания нового материала с изменением его электрических свойств. Такое расширение возможностей позволит применять подобный материал в качестве платформы для целого ряда приложений», — отметил управляющий партнер инвестиционной компании Lux Capital Group Джош Вулф.

Специалисты компании mPhase Technologies совместно с сотрудниками Bell Labs работают сегодня в «нанопроизводственной лаборатории» (ее создание обошлось в 400 млн. долл.) над созданием батарей на основе нанотехнологий. Стороны договорились о совместном использовании любых патентов.

«Впоследствии mPhase намерена наладить выпуск батарей своими силами и продавать лицензии на технологию другим производителям, — сообщил исполнительный вице-президент компании по научным исследованиям Стив Саймон. — MPhase собирается изготавливать обычные батареи без подзарядки, а также ?резервные? элементы питания, в которых электролит и электроды не соприкасаются до момента ввода батареи в действие. Подобные батареи найдут применение в военной технике уже в 2006 году. А через три года они появятся в коммерческих устройствах: сотовых телефонах, карманных компьютерах и ноутбуках. Предварительные испытания mPhase показали, что у новых батарей соотношение между емкостью и массой в три-четыре раза выше, чем у обычных батарей класса AA».

Золотая лихорадка

«Идеальный шторм технологии» — такими словами охарактеризовал нанотехнологию вице-президент Bell Labs Дэвид Бишоп.

«Физика, химия, биология — все переплелось на наноуровне, все науки одновременно нашли здесь свое отражение, — подчеркнул он. — Нанотехнология привнесла инженерную точность и дисциплину в мир, где множество интересных вещей происходит на наноуровне. Теперь нам не придется 5 млрд. лет ждать, пока все это произойдет естественным образом».

В 2003 году корпорация Lucent Technologies выступила инициатором создания консорциума New Jersey Nanotechnology Consortium, в работе которого принимают участие специалисты Bell Labs, Технологического института Нью-Джерси и ряда других организаций штата. Сердцем и душой консорциума стала нанопроизводственная лаборатория Bell Labs, в которой развитие идей проходит путь от формирования концепции до коммерческой реализации.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями