Специалисты по нанотехнологиям утверждают, что им удалось разместить содержимое 250 дисков DVD на поверхности размером с 25-центовую монету. Сделанное ими открытие также повлияет на направление развития технологий дисплеев и элементов солнечных батарей.

При нагреве искусственных кристаллов сапфира от 1300 до 1500 ?C формируется шаблон с зигзагообразными краями, которые необходимы для управления формированием блоков сополимеров. Верхняя диаграмма изображает кристаллы сополимеров, организованные вдоль граней кристалла. В середине приведена диаграмма атомных сил в плотно упакованных цилиндрах. Нижний рисунок представляет собой схему цилиндрической структуры (вид сверху) образованную центральным полимером (синий) и внешним полимером (красный)

Ученые Калифорнийского университета в Беркли и Университета штата Массачусетс в Амхерсте нашли способ добиться, чтобы определенные виды молекул формировали идеальные комплексы достаточно большой площади. Томас Рассел, директор Центра материаловедения в Амхерсте, являющийся приглашенным профессором в Беркли, и Тинг Ксу, адъюнкт-профессор университета Беркли по химии и материаловедению, считают, что возможность более плотно упаковывать молекулы позволит разместить на определенной площади больше данных, создать экраны с более высоким разрешением и более эффективные фотоэлектрические элементы.

Рассел и Ксу обнаружили новый способ создания блоков «сополимеров», то есть цепочек химически разъединенных полимеров, которые самостоятельно присоединяются друг к другу. Цепочки могут связываться в точные шаблоны, равноудаленные друг от друга, но за последние десять лет ученые выяснили, что эти шаблоны разрушаются при попытке создать шаблон, покрывающий большую по площади область.

Рассел и Ксу использовали относительно недорогие искусственные кристаллы сапфира, чтобы сформировать из полимерных цепочек точные шаблоны. При нагреве кристаллов от 1300 до 1500 °C формируется шаблон с зигзагообразными краями, которые необходимы для управления формированием блоков сополимеров. Единственное, что ограничивает размер массива блоков полимеров, — это размер кристаллов сапфира.

Как только сапфир нагрет и создан шаблон, образец можно использовать повторно.

«Ни один из ингредиентов, который мы использовали, не является редким материалом», — заметил Ксу.

Ученые утверждают, что им удалось добиться плотности хранения 10 Тбит на квадратный дюйм, что в 15 раз превышает плотность предыдущих решений, причем в полученных структурах не было обнаружено ни единого дефекта. При такой плотности данные, хранящиеся на 250 DVD, можно записать на поверхности площадью как у монеты диаметром в один дюйм. Можно также создать изображение с высоким разрешением с пикселами размером 3 нм. Еще одна возможность — фотоэлектрические элементы с более высокой плотностью, которые эффективнее накапливают солнечную энергию.

Подход, выбранный Расселом и Ксу, отличается от тех, которые использовали другие ученые, пытаясь увеличить плотность систем хранения. Большинство специалистов отдавало предпочтение оптической литографии, когда свет передается через маску на фоточувствительную поверхность и при этом создается шаблон, который используется для объединения сополимеров.

Благодаря новой технологии можно создать микросхему с нормой проектирования всего 3 нм, что намного превосходит современные процессы производства, позволяющие в лучшем случае создавать микросхемы с нормой проектирования 45 нм. Традиционные методы фотолитографии физически не позволяют добиться более высокой плотности.

Как заметил Натан Бруквуд, старший аналитик компании Insight64, это открытие даст возможность не только повысить плотность систем хранения, но и либо увеличить количество информации, которую человек может носить с собой, либо повысить качество информации, записываемой на диски, например превратить фильмы в голограммы.

«В то самое время когда мы успокаиваемся и считаем, что уже достигли технического совершенства в чем-либо, появляется кто-то и предлагает кардинально новый подход. И этот подход способен фундаментально изменить ситуацию в самых разных областях», — отметил Бруквуд.

По мнению аналитика IDC Тома Майнелли, потенциал практического применения у дисплеев со сверхвысоким разрешением пока невысок. Существующие сейчас стандарты на изображение и видео, в том числе те, что применяются в телевидении высокой четкости, не позволяют использовать возможности дисплеев с пикселами размером 3 нм. Кроме того, для мониторов немаловажную роль играет цена.

«Безусловно, такой уровень точности будет чрезвычайно полезен — взять, к примеру, медицинские снимки, — заметил Майнелли. — Не получится ли так, что стоимость дисплеев составит 10 тыс. долл.?»

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF