От редакции

На днях мы с удовольствием узнали, что некоторые из сведений, опубликованных в прошлом выпуске нашего обзора, наши подписчики узнали раньше, чем подписчики некоторых других российских и зарубежных электронных рассылок. Мы будем стремиться к дальнейшему повышению оперативности предоставляемой вам информации.
Теперь, как вы можете видеть, мы изменили структуру и дизайн обзора с целью повышения его функциональности и удобства. К тому же, несмотря на то, что пока мы еще не занимались специально распространением информации о нашем обзоре в сколь бы то ни было значительных масштабах, сегодня наш обзор получает гораздо больше подписчиков, чем неделю назад. Как всегда, мы ждем ваших идей, замечаний и предложений по адресу nanoinfo@mail.ru

Наноиндустрия

Компании и инвестиции

• Intel намерена увеличить число специалистов в РФ до одной тысячи человек, заявил на пресс-конференции в среду президент компании Пол Отеллини. Напомним, что компания имеет собственные центры исследований и разработок в Нижнем Новгороде и Сарове, в которых на данный момент работают свыше 350 инженеров, в основном, российских граждан. "Россия остается приоритетным рынком в плане роста возможностей и экономики, - отметил президент Intel. - Лучших своих инженеров компания находит именно в России". Intel начала активно инвестировать средства в образование российских специалистов еще в 1997 году, когда на реализацию различных программ обучения в России было направлено более $4 млн. Затем в 2002 году компания при поддержке министерства образования РФ открыла в девяти городах России региональные центры для обучения школьных преподавателей методам использования информационных технологий. К концу 2003 года в России в рамках этой программы будут действовать 29 региональных центров, общее количество педагогов и студентов педвузов, прошедших обучение в них, достигнет 20 тысяч человек. Между тем, президент компании подчеркнул, что Intel пока не собирается открывать собственные заводы по производству полупроводников в России. "У нас нет планов организовывать производство в России", - отметил он.

• В среду VIA Technologies в Тайбее, Тайвань, объявила об итогах деятельности в сентябре и третьем квартале. Чистый доход компании от продаж в сентябре составил $60.8 млн. В сравнении с августом доходы VIA выросли на 14.4% против суммы в $53.1 млн. Если говорить о третьем квартале в целом, доход компании составил $163.02 млн. Это на 36.2% больше, чем аналогичный показатель за второй квартал ($119.7 млн.).

• Компания Intel, инвестировавшая в Elpida Memory 123 млн. долларов, решила проинвестировать и основного конкурента компании японского производителя памяти, Micron Technology. Учитывая планы в отношении DDR 2, Intel вкладывает в американского производителя памяти 450 млн. долларов, которые, по словам Крэйга Барретта, дадут Micron возможность увеличить выпуск памяти нового поколения. Впрочем, такая практика поддержки Intel производителей памяти известна давно: так в 1998 году производитель процессоров и чипсетов вложил 500 млн. долларов в производство RDRAM Micron, в 1999 году компания инвестировала 100 млн. долларов в аналогичное производство Samsung. 450 млн. долларов пришлись для Micron очень вовремя - компания сообщила, что убытки в 4 финансовом квартале составили 123,2 млн. долларов при продажах в 888,5 млн. долларов, а вообще за 2003 финансовый год компания потеряла 1,27 млрд. долларов при продажах четь меньше 3,1 млрд.

Государства и программы

• В Думе прошло обсуждение правительственного проекта бюджета-2004 в первом чтении. В следующем году планируется выделить по статье "Фундаментальные исследования и содействие научно- техническому прогрессу" 46200 млн. руб., что на 15 % превышает финансирование науки в 2003 г. (для сравнения - в этом году рост финансирования науки по сравнению с прошлым годом составил 33 %). Это на 1.5 % превышает средний рост бюджетных расходов в целом. На собственно фундаментальные исследование правительство планирует направить 50.7 % от общего объема выделяемых денежных средств. Более 40 % от объема прироста выделяемых на науку средств планируется направить Российской академии наук и ее региональным отделениям. В пояснительной записке к проекту бюджета приведены некоторые цифры, позволяющие судить о назначении выделяемого финансирования. Так, на реализацию сопровождения федеральных целевых научных программ в будущем году предполагается выделить 10900 млн. руб., что на 8.3 % превышает расходы на эти цели в 2003 году. Большая часть этих средств будет направлена на следующие программы: "Федеральная космическая программа России" - 2751.6 млн. руб., "Развитие гражданской авиационной техники России на 2002-2010 годы и на период до 2015 года" - 2460.2 млн. руб., "Национальная технологическая база" - 1680.0 млн. руб., "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" - 2155.9 млн. руб. В виде субвенций и в рамках текущего финансирования научных организаций на развитие приборной базы, развитие центров коллективного пользования, приобретение и ремонт оборудования планируется выделить 3471.9 млн. рублей, что на 18.8 % больше, чем в текущем году. Предполагается, что в 2004 году в бюджетной научной сфере будет занято 249.1 тыс. человек. Стоит заметить, что несмотря на утверждения чиновников, что в будущем году на научные исследования планируется направить на 200 млн.руб. больше, чем ранее было определено президентом России, доля научных исследований в структуре бюджетных расходов в последние годы не демонстрирует заметного роста. Так в 2001 году на науку приходилось 1.85 % от общего объема бюджетных расходов, в 2002 г. - 1.56 %, в 2003 г. - 1.72 %, а в будущем году планируется выделить на науку 1.74 %.

• Elias Zerhouni, директор National Institutes of Health, (США) во вторник назвал биологию и многодисциплинарные исследования ключевыми компонентами нового набора инициатив NIH в проведении медицинских исследований. Новый бюджет NIH в два раза больше предыдущего. Новые группы исследований отражают видение будущего медицины руководством NIH. Сюда относится биоинформатика, вычислительная биология, структурная биология, органические строительные блоки, библиотеки химических молекул, новые средства молекулярной и клеточной визуализации, наномедицина и наноразмерные устройства для мониторинга и взаимодействия с базовыми процессами живого. Также планируется внедрить новейшие типы организационных и информационных систем в деятельность самого института. Все эти реформы запланированы на 2004 финансовый год.

• Шестой (Юридический) комитет Генеральной Ассамблеи ООН возобновил работу над международным договором, запрещающим клонирование людей, сообщила во вторник пресс-секретарь Генассамблеи Мишель Монтас. На прошлогодней сессии ГА члены Юридического комитета так и не смогли прийти к единому мнению относительно рамок конвенции и средств ее применения. Одна часть делегатов выступала за двухступенчатый процесс, при котором сначала вводится немедленный запрет на репродуктивное клонирование, а решение более сложного вопроса о терапевтическом клонировании откладывается на потом. Другая группа выступала за введение тотального запрета на оба вида клонирования на основании того, что их технологии практически идентичны. Работа комитета проходит за закрытыми дверями. Известно лишь, что действующая в его рамках специальная группа должна к пятнице представить доклад с рекомендациями на рассмотрение Юридического комитета в полном составе. Генеральный директор ЮНЕСКО Коитиро Мацуура ранее в этом году призвал мировое сообщество срочно принять международный юридический документ, запрещающий репродуктивное клонирование людей. За выработку международной конвенции по запрещению такой деятельности выступили Евросоюз, парламент ФРГ, президент Франции. Палата представителей конгресса США в этом году одобрила законопроект, запрещающий любые попытки клонирования человека. Это решение поддержал президент Буш, призвавший сенат последовать этому примеру

События и мероприятия

• Учебный центр молекулярной биологии Института белка Российской Академии наук совместно с Пущинским филиалом Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова , расположенные в Пущинском научном центре РАН (г.Пущино Московской области) проводят очередной конкурсный набор студентов-старшекурсников для обучения и специализации по молекулярной биологии.

• 3-6 ноября в Лондоне состоится World Nano-Economic Congress Europe. Это событие призвано способствовать коммерческим применениям нанотехнологии, активизировать ее бизнес-потенциал, облегчить перенос технологий, повысить надежность инвестиций и привести к созданию конкурентоспособных и рентабельных нанопродуктов.

Наноматериалы

Наночастицы

• Порошок, состоящий из наночастиц железа способен очищать поверхности от масел и воды - к такому выводу пришло Национальное Научное Общество США. Это свойство железных частиц можно использовать, для очистки окружающей среды от токсичных веществ. Способ очистки очень прост и основан он на процессе ржавления металла. Железо окисляется на воздухе в присутствии воды, но когда рядом находятся загрязняющие вещества, их органические молекулы вступают в химическую реакцию с наночастицами железа и превращаются в простые соединения углерода, которые намного менее токсичны. Исследователи из Lehigh University предлагают использовать эти наночастицы для очистки почв, внося их через специально пробуренные колодцы. Отличие новой технологии от традиционных заключается в том, что наночастицы являются универсальным реагентом, способным нейтрализовать большое количество вредных веществ, в то время как обычно для каждого отдельно взятого токсина используется свой нейтрализатор. Процесс очистки при использовании данной технологии не так уж и дорог - очистка 1 квадратного метра от грязи будет стоить около $5.

• Маркой косметики японского визажиста Шу Уемура (Shu Uemura) разработана серия продуктов для глубокого увлажнения сухой кожи Depsea Therapy Moisture Recovery. В эту линию входит продукт Nanowater, обеспечивающий глубокое увлажнение кожи при помощи нанокапсул. Начать продажи планируется с Японии в октябре. Международная премьера намечена на начало 2004 года. Стоимость средств находится в пределах $32-50.

• Калифорнийские ученые разработали пену, содержащую наноразмерные частицы стекла. Новая пена в несколько раз прочнее известных нам металлических сплавов. Исследователи ее называют "металлической пеной". Полученный материал обладает не только необычной прочностью, но и является очень легким материалом. Сфера использования нового материала очень велика, среди возможных применений наиболее подходящим будет ремонт автомобилей, а также изготовление искусственных костей. Большое будущее пена будет иметь и в строительстве, заменив известную монтажную, так как с ее применением сложные конструкции будут закреплены более надежно и устойчивей. Есть предложения и от разработчиков космических конструкций.

Нанотрубки

• Группе японских учёных, возглавляемой профессором Ёити Хироси, удалось при помощи простого оборудования синтезировать углеродные нанотрубки из водки и виски. Успех эксперимента по синтезу нанотрубок из алкоголя показал, что производство ультратонких углеродных трубок, которое сегодня обходится в несколько десятков тысяч йен за один грамм, можно сделать дешевым и массовым. Для Хироси - это уже не первый подобный опыт. В свое время он попал в учебники, синтезировав из алкогольных напитков алмазы. Исследовательская группа профессора Хироси поместила электронагреватель и лист никеля в стеклянную бутыль с парами алкоголя. При нагреве приблизительно до 2000 градусов Цельсия на листе никеля образовалась сажа. Часть этой сажи оказалась углеродными нанотрубками. Затем вместо чистого алкоголя была использована 48-градусная водка и 27-градусный виски, в результате чего было получено несколько меньшее количество полезного продукта. При использовании растворов с меньшим содержанием алкоголя нанотрубки не образовывались. Химия процесса еще требует объяснения, однако, по всей вероятности, атомы углерода при нагреве выделяются из алкоголя и во взаимодействии с металлом формируют нанотрубки.

Наноповерхности

• Группа Пола Нили из Висконсинского университета научилась "стройными рядами" выстраивать полимеры на чипе. Их разработка, возможно, позволит навести мосты между нанотехнологиями и современными полупроводниковыми технологиями. В настоящее время процесс производства кристаллов на кремниевых подложках состоит из множества этапов: покрытия подложек металлическим напылением, формирования на них микроскопических "картинок", а затем их травления. Такой способ достаточно дорог, и к тому же, не позволяет бесконечно уменьшать размеры изготовляемых микросхем.

• Ученые из немецкого Института физики микроструктур имени Макса Планка создали новый метод производства кремниевых нанокристаллов, которые используются для нужд оптоэлектроники и устройств хранения информации. До недавнего времени для изготовления светодиодов и подобных им устройств применяли арсенид галлия, фосфид иридия и другие подобные соединения. Однако несколько лет назад выяснилось, что для подобных целей подходит кремний - основное сырье при производстве микросхем. Дело в том, что у кремния на макро- и наноуровне различные оптические свойства. Это означает, что кремниевая пластинка с многочисленными нанопорами может светиться точно так же, как пластинка из арсенида галлия. Использование кремния в оптоэлектронике выгодно, прежде всего, из-за дешевизны и доступности этого материала, а также из-за возможности производить излучающие устройства и чипы на одной подложке.

• Hitachi разработали метод, который может повысить плотность записи жестких дисков в 100 раз. Решения, в которых будет реализована технология, появятся на рынке к 2010 году. Метод увеличения плотности записи заключается в создании на подложке большого количества ячеек магнитной памяти и пропускания через них электрического тока путем прикосновения тонкой иглой (для смены полярности магнитов). В ходе проведенных тестов разработчики сумели добиться изменения полярности магнитов радиусом 100 нм. Как считают специалисты, использование такой технологии позволит серезно снизить энергопотребление новых накопителей.

3D Наноcтруктуры

• Ученым из Колумбийского университета, компании IBM и Новоорлеанского университета удалось собрать из наночастиц материал с заданной трехмерной структурой. Американские специалисты предложили метод "точной и энергетически эффективной" самосборки наноматериалов, который предполагает выбор материалов противоположных, дополняющих друг друга свойств. Одни составные части композита - зерна размером всего в 6 нанометров в диаметре - состояли из селенидов, чувствительных к тепловому излучению полупроводников, которые обычно используются в инфракрасных детекторах. Другие "первокирпичики" диаметром в 11 нанометров состояли из оксида железа - магнитного материала, часто использующегося в записывающих устройствах.

Наноэлектроника

Компоненты и технологии

• Ученые из Cornell University и Yale University (США) показали, что магнитная многослойная структура может трансформировать электрический ток в высокочастотные магнитные волны. Исследователи уверены, что подобные устройства могут работать как наноскопические источники микроволнового излучения. «Этот проект – часть проекта «спинтроника» предназначенного для использования не только электронного заряда, но и спина» - говорит Дэн Ральф из Cornell, - “Спин электрона сильно взаимодействует с магнитными элементами в устройствах, и в прошлом задача определения ориентации спин - поляризованных электронов была труднодостижимой. Наши исследования представляют шаг вперед к пониманию механизма инверсии – возможности влияния потока спин - поляризованных электронов на ориентацию магнитных элементов различных устройств». Ральф и коллеги использовали многослойный материал, состоящий из 80 нм пленки меди, 40 нм пленки кобальта, 10 нм пленки меди, 3 нм пленки кобальта, 2 нм пленки меди и 30 нм пленки платины на подложке оксида кремния. Они преобразовали и расслоили этот мультислой, так, что получилась колонна с эллиптическим поперечным сечением 130х70 нм. При трансмиссии электронов, отраженных от толстого «фиксированного» кобальтового слоя, ученые получили спин-поляризованный ток, который способен передавать вращающий момент тонкому «свободному» слою кобальта. Изменения намагниченности этого свободного слоя по отношению к фиксированному изменяют электрическое сопротивление устройства. Как следствие, под воздействием переменного напряжения, магнитная динамика представляет собой переменное напряжение с частотой в микроволновом диапазоне. Ральф уверен, что главным применением открытого им и его коллегами эффекта будут устройства спинтроники – наноустройства, излучающие микроволновое излучение и различные осцилляторы.

• Компания Samsung Electronics представила в понедельник две нанотехнологические новинки: четырехгигабайтную флэш-память NAND и 512-мегабитный модуль оперативной памяти DRAM, причем обе новинки изготовлены, соответственно, по 70-нанометровому и 80-нанометровому технологическим процессам. Кроме того, компания объявила о разработке новой концепции в производстве флэш-памяти NAND, совмещающей чип памяти с системной логикой. Четырехгигабайтные чипы NAND-флэш представляют собой пятое поколение флэш-памяти компании Samsung. Освоение 70-нанометрового техпроцесса позволило сократить размер одной ячейки памяти до 0,0252 квадратных нанометров. В результате, объем NAND-памяти может достигать 8 Гбит (до этого пределом были 4 Гбита). Кроме того, инженеры Samsung использовали в чипах 30-нанометровые вольфрамовые затворы, что позволяет понизить сопротивление в соединениях между ячейками и сделать работу чипа стабильнее. В компании также рассчитывают применять вольфрамовые затворы при освоении 50-нанометрового техпроцесса. Флэш-память широко применяется в таких устройствах, как карманные компьютеры, Tabet PC и MP3-плееры. Рынок этого вида памяти, по оценкам Samsung, вырастет в ближайшее время более чем впятеро и составит к 2007 году 16 миллиардов долларов США, в то время как, по прогнозам, в 2003 году он достигнет рубежа 3 миллиарда долларов. Второй новинкой, представленной Samsung, стал 512-мегабитный модуль DRAM, выполненный по 80-нанометровой технологии. Микрочип изготовлен с использованием технологии Recess Channel Array Transistor (RCAT), одной из особенностей которой является применение трехмерной архитектуры в создании транзистора вместо стандартной двухмерной. Это позволило уменьшить размер самой ячейки памяти и, соответственно, увеличить плотность ячеек на пластине. Кроме того, в новом модуле использованы те же вольфрамовые затворы, заметно снизившие тепловыделение от пластины и понизившие сопротивление соединений между ячейками. Емкость чипов, выполненных по этой технологии, будет составлять от 512 мегабит до 1 гигабита, а скорость обмена данными у новой памяти DRAM вырастет до 3 Гбит/с. Последней новинкой от Samsung стал интегрированный чип оперативной памяти, совместивший в себе непосредственно саму память и системную логику. Сама компания назвала новую технологию "объединенной памятью" (Fusion Memory). Первым устройством, выполненным по данной технологии, станет 512-мегабитный модуль OneNAND. По мнению компании, внедрение новинки позволит минимизировать издержки и время на оптимизацию системных оболочек к флэш-памяти NAND. В этой связи аналитики Samsung планируют, что Fusion Memory будет постепенно вытеснять комбинацию "NOR + память" в системах, от которых требуется высокая производительность.

• Процессор Tejas/Pentium V официально появится летом 2004 года. Тактовая частота его составит 5-7 ГГц, объём кэша второго уровня – 2 Мб. Процессор будет изготовляться по 90-нанометровому технологическому процессу. Предполагается, что устройство процессора позволит крепить к нему дополнительный модуль, обеспечивающие 64-битные расширения. Существует предположение, что Intel стремится скоординировать свои разработки с планами Microsoft, которая собирается выпустить новую версию Windows под кодовым названием Elements с 64-битными расширениями. Три концептуальные модели Pentium V уже были представлены на Тайване, на выставке Computex. Следующий процессор Pentium VI Nehalem ожидается уже в 2005 году.

• Ожидается, что в 2003 году будет выполнено около 4000 разработок специализированных ИС (СпИС), но не все из них до стадии массового производства, поскольку становится очень трудным оправдать единовременные затраты на создание конструкций на стандартных элементах. Неудивительно, что исследовательская фирма Gartner/Dataquest ожидает лишь 6% прирост рынка СпИС в этом году, тогда как рост рынка специализированных стандартных ИС (ASSP) превысит 10%, а рост рынка вентильных матриц, программируемых пользователем (ВМПП) и программируемых логических устройств превысит 14%. В статье рассматриваются новые инструментальные средства, предназначенные для конструирования структурированных СпИС и ВМПП. Фирма NEC использует для проверки RTL конструкций TeraForm RTL Design Consultant и инструмент синтеза Synplify. Фирма LSI Logic в своей системе конструирования RapidWorx использует средства Tera Systems и Synplicity. Фирма Lightspeed Semiconductor для конструирования приборов третьего поколения серии Luminance использует ViaMask и ViaPath. Фирма Chip Express предпочитает использовать средства Spyglass RTL фирмы Arenta. Для конструирования ВМПП могут быть использованы средства PlanAhead. Поддерживаемые платформы могут включать Sun Solaris 5.8, Unix 7.3 и Windows XP. Обращают на себя внимание новые инструментальные средства конструирования ВМПП Celoxica, которые предназначаются для поддержки 90 нм версии приборов Spartan3 фирмы Xilinx..

• Фирма Atmel Corp., как альтернативу специализированным ИС, предлагает платформу системы на кристалле SiliconVay, состоящей из эмуляционной платы сложных функциональных блоков (IP) на встраиваемых платах, а не частично перестраиваемые кремниевые кристаллы. Это дает возможность заказчикам СпИС и специализированных стандартных ИС недорогой способ проверять процессоры вместе со сложными функциональными блоками, не прибегая к перестройке блоков. При изготовлении используется 180 нм технология. В платформе, получившей обозначение AT91RM9200, используется процессор ARM920T, стандартная матрица, состоящая из периферийных устройств и памяти. Заказчики могут добавлять или заменять процессоры для цифровой обработки сигнала (ЦОС) и процессорные ядра, включая ARM926EJ-S, которое интегрирует возможности Java и ЦОС. Кроме того, Atmel или заказчик IP может добавить ВМПП Virtex-II XC2V6000 фирмы Xilinx. Для создания более сложных конструкций Atmel работает с фирмой Astek Corp. для разбиения конструкций на более, чем одну ВМПП..

• Altera объявила о планах выпуска ВМПП Stratix II с использованием 90 нм технологии во втором квартале 2004 года, то есть на месяц после того, как ее партнер фирма Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Ltd подготовит 90 нм технологию для производства. Переход на 90 нм не будет простым. Понадобится полное изменение архитектуры старших моделей ВМПП, поскольку токи утечки усовершенствованного узла увеличатся в 5, 7 раз. В результате переработки, быстродействие схем Stratix II увеличится на 50%, а плотность на 75%. Перевод недорогих ВМПП Cyclone II на 90 нм технологию будет осуществлен не ранее 2005 года, пока не будет достигнут достаточно высокий выход годных..

• Фирма Fujitsu Microelectronics America, Inc. планирует выпуск структурированных специализированных ИС (СпИС) с использованием 90 нм технологии и непосредственной обработки электронным лучом. Первые приборы новой серии AccelArray ожидаются быть универсальными приборами, как и существующие изделия AccelArray Megafram, изготовленные с использованием 130 нм технологии. Но затем последуют специализированные изделия. Как и в прочих структурированных СпИС, приборы новой серии реализуются на базовой пластине, куда включаются перестраиваемые элементы В/В, логические элементы, перестраиваемые от слоя металлизации, блоки памяти. Также заранее формируются схемы питания, тактовые схемы, схемы тестирования и схемы фазовой автоподстройки частоты. Заказчики будут передавать верифицированную таблицу соединений или RTL конструкцию фирме Fujitsu, которая будет затем осуществлять сборку и отображение списка соединений на матричные элементы и создание трех слоев металлизации, которые характеризуют элементы, конфигурирование памяти и формирование заданных пользователем межсоединений. Процесс сборки займет от двух до четырех недель и еще, возможно, неделю, если заказчик отдал предпочтение RTL конструкции. Спустя месяц Fujitsu может поставить образцы схем. В середине 2004 года Fujitsu намерена использовать электронный луч для формирования рисунка, определенного пользователем, в трех слоях металлизации, тем самым устраняя необходимость использования шаблонов. Выпуск первых приборов новой серии запланирован на первый квартал 2004 года..

• Корпорация IBM представила миру новый тип транзисторов, которые, по утверждениям разработчиков, позволят втрое увеличить производительность беспроводных чипов и при этом использовать на 80% меньше энергии, чем современные микропроцессоры. Специалистам IBM удалось разместить на одной подложке биполярные кремний-германиевые и обычные CMOS-транзисторы (CMOS расшифровывается как комплиментарные металл-оксидные полупроводники), – чего раньше никому сделать ещё не удавалось. Биполярные транзисторы используются для усиления слабых радиосигналов, в то время как CMOS-транзисторы применяются, в основном, в вычислительных микросхемах. Используя слой "кремний-на-изоляторе" для уменьшения ёмкостного сопротивления биполярных транзисторов, специалистам IBM удалось увеличить скорость их переключения примерно в 4 раза. Обычно эта методика применяется к CMOS-транзисторам. Таким образом, разработчики IBM добились того, что CMOS– и биполярные чипы стало возможным размещать на одной пластине, выполненной по технологии "кремний-на-изоляторе". В IBM полагают, что чипы, выполненные по новой гибридной технологии получат повсеместное распространение уже через пять лет.

Нанокомпьютеры и сети

• До сих традиционным подходом к построению вычислительных машин было разделение узлов, обрабатывающих данные и узлов, их хранящих. Впрочем, Andreas Ney и Paul Drude из Берлинского Технологического Института считают, что можно объединить элементы, обрабатывающие и хранящие данные в один, построенный на основе магнитной запоминающей ячейки. Ученые утверждают, что их логический элемент может выполнять любую из четырех базовых логических операций: И, ИЛИ, И-НЕ и ИЛИ-НЕ. Структура логического элемента повторяет структуру запоминающей ячейки магниторезистивной памяти (MRAM), состоящей из двух ферромагнитных слоев, разделенных проводящим слоем. Если намагниченности обоих слоев совпадают (параллельны), электрическое сопротивление ячейки мало – это соответствует логической единице. Если намагниченности слоев направлены в разные стороны (если точнее, антипараллельны), то электрическое сопротивление ячейки велико, и это состояние соответствует логическому нулю. Намагниченность, в свою очередь, меняет свою величину и направление, когда по входным каналам пропускается ток (больший некоторого порога). При использовании двух входных каналов ячейка (в зависимости от направления тока в выходном канале) ведет себя как элемент И или ИЛИ. А добавив третий входной канал, исследователи получили инвертор. При этом ячейка по-прежнему может быть использована как энергонезависимый запоминающий элемент.

• Немецкие и японские ученые исследовали наноостровки железа на поверхности вольфрама и смогли примерно определить размеры островков при которых происходит переход от однодоменного магнитного состояния к более сложному. Исследование свойств наномасштабных магнитов представляет очевидный практический интерес, в особенности, в связи со стремлением к созданию энергонезависимых магнитных запоминающих устройств со все более высокой плотностью записи информации и совершенствованием магнитных оперативных запоминающих устройств. Основой магнитной памяти являются нанесенные на подложку магнитные кристаллики, играющие роль битов. В идеале это должны быть наноразмерные островки с двумя стабильными состояниями, соответствующими двум противоположным ориентациям магнитного момента, которые можно интерпретировать как "0" и "1". Желательно, чтобы такие магнитики-биты представляли собой однодоменные объекты (все спины в пределах нанообъекта были бы выстроены в одном направлении), а не содержали бы несколько магнитных доменов. Расчеты показывают, что магнитные наночастицы в зависимости от размеров могут находиться как в однодоменном состоянии, так и в более сложных магнитных состояниях. Однодоменное магнитное состояние должно реализовываться в наночастицах с самыми малыми размерами, для которых доминирует обменное взаимодействие, стремящееся выстроить все спины в одном направлении. Расчеты магнитной структуры позволяют определить, где (для определенных комбинаций материалов подложки и магнитных островков) находится граница между однодоменным и более сложными состояниями, но экспериментальное исследование магнитного состояния наноразмерных объектов - довольно сложная задача. Изучая магнитное состояние наноостровков из железа на поверхности вольфрама с помощью спин-поляризованной сканирующей туннельной спектроскопии, ученые из института Макса Планка в Галле и университета Осаки смогли зафиксировать "переход" к однодоменному состоянию при уменьшении размеров островков. Исследуемые структуры представляли собой наноостровки железа, сформировавшиеся при нанесении слоя железа толщиной от 4.7 до 6.5 монослоев на химически чистую поверхность вольфрама (100). Эксперименты проводились в условиях высокого вакуума при низкой температуре (30 К) с помощью СТМ, вольфрамовая игла которого была покрыта тонким (порядка десяти монослоев) слоем железа. Вследствие того, что туннелирование происходит между ферромагнитными электродами, дифференциальная проводимость зависит от взаимной ориентации их магнитных моментов, что дает и возможность определять ориентацию спинов на исследуемой поверхности. Исследовав множество наноостровков, ученые показали, что начиная с определенных размеров (диаметра и толщины) малые островки действительно представляют собой однодоменные частицы, тогда как при больших размерах магнитные состояния островков становятся более сложным. Само по себе это совершенно не удивительно, важнее то, что результаты экспериментов неплохо согласуются с результатами проведенных ранее теоретических расчетов магнитной структуры островков в зависимости от их размеров.

Программное обеспечение

• Фирма Xilinx Inc. Выпустила новую версию 6.1i интегрированного программного обеспечения, позволяющее повысить быстродействие старших моделей ВМПП до 400 МГц, обеспечивает более эффективное конструирование на кристаллы меньшей площади. Это может привести к снижению производственной стоимости на 60%. Новая версия была использована при создании более, чем 250 новых конструкций ВМПП. Цена базовой версии 6.1i равна 695 долларов.

НЭМС

Наносенсоры

• Наносенсор из одной молекулы Ученым из Калифорнийским университета в Лос-Анджелесе (UCLA) удалось создать биохимический сенсор, состоящий из одной молекулы длиной в 20 нанометров - в тысячу раз тоньше человеческого волоса. Главное предназначение такого сенсора - опеределять заданную последовательность молекул ДНК или РНК в растворе. Когда молекула-сенсор реагирует (связывается) с нужной молекулой, она меняет свою форму и положение (притягивается к молекуле-объекту). Это отслеживается с помощью так называемой технологии рассеивания исчезающе малых волн (evanescent wave scattering), применяющейся также в томографии. Новый вид сенсоров может найти применение в биотехнологии и медицине для диагностики генетических заболеваний, при тестировании новых лекарств или даже в военной области, например, для выявления активных агентов биологического оружия. В ближайших планах UCLA - использовать наносенсор для диагностики лейкемии на более ранней стадии, чем это возможно сегодня. Как считает физик Джованни Дзокки, работавший над созданием наносенсора, их разработка может стать первым шагом в создании биохимических "лабораторий", помещающихся на одном чипе. Финансирование работ по созданию наносенсора осуществлялось из Национального фонда научных исследований США.

• Сконструированы и изготовлены пьезоэлектрические акселерометры с использованием микромеханической технологии на объемном кремнии. Были использованы встречно-штыревые электроды для использования пьезоэлектрических свойств PXT тонких пленок. В технологическом процессе были использованы три фотошаблона и две операции глубокого реактивного ионного травления. Для измерения чувствительности и ширины полосы приборов использовалось измерение частотных характеристик. Были получены значения чувствительности к напряжению в диапазоне 1,3-7,86 мВ/g с соответствующими резонансными частотами в диапазоне 23-12 кГц.

• В лаборатории University of Cambridge (Великобритания) создана высокоэффективная технология обрнаружения нейтральных атомов, таких как гелий. Исследователи использовали положительно заряженную многостенную углеродную нанотрубку для полевой ионизации присутствующих атомов газа.

Наноманипуляторы

• Алекс Зеттл и его коллеги из Калифорнийского университета в Беркли сконструировали и разместили на чипе электрический ротор по диаметру в 2000 раз тоньше человеческого волоса. Длина единственной лопасти микроскопического ротора не превышает трехсот нанометров. Она находится на вершине вала, сделанного из многостенной углеродной нанотрубки..

Нанооптика и фотоника

• Успешно завершились испытания лазера, работающего на базе одного единственного атома цезия. Сделала разработку и провела исследования группа ученых из Калифорнийского института. Лазер не обладает большой мощностью, но его излучение строго когерентно, а это дает возможность использовать для управления квантовыми компьютерами. Вероятно, технология сыграет важную роль в создании новых миниатюрных компьютерных схем.

• Итальянские разработчики использовали технологию, известную как nanoimprint lithography для создания органического лазера на основе распределенной обратной связи (DFB) при комнатной температуре. Получившийся лазер оказался способен генерировать импульсное излучение с длиной волны 637 нм и шириной спектральной линии менее 0,7 нм.

Наноробототехника

• Поставщики MEMS проявляют большой интерес к сотовым телефонам. В 2002 году мировой рынок сотовых телефонов 400 миллионов штук. Прогнозируется, что в 2007 году рынок превысит 600 млн. долларов. В настоящее время стоимость MEMS приборов для сотовых телефонов превышает стоимость традиционных конкурирующих приборов. Однако в дальнейшем экономия будет достигаться за счет уменьшения размеров, улучшения характеристик и за счет устранения ручной сборки отдельных компонентов. В долгосрочном плане значительная экономия может быть достигнута меньшей стоимости материалов. Высокочастотные MEMS приборы имеют преимущество в меньших размерах без ухудшения характеристик сотовых телефонов. Особенно это имеет место при использовании модулей MEMS компонентов. Примером может служить программа Radio Free фирмы Intel, согласно которой в начале 2002 года было объявлено о намерениях создания на одном кристалле с использованием КМОП технологии системы, включающей динамически перестраиваемую радиосхему, радиоустройство на кремнии, различные ВЧ MEMS компоненты, роуминг с цифровым контролем. Использование MEMS переключателей вместо разделительных устройств может оказаться в высшей степени выгодным в плане экономии энергии и многие фирмы намереваются это реализовать. MEMS переключатель MagLatch фирмы Magfusion не требует питания в открытом и закрытом состоянии. В настоящее время осуществляется выпуск образцов, массовый выпуск ожидается в четвертом квартале 2003 года. Выпуск образцов MEMS переключателя ТТ612 также осуществляет фирма Teravicta. Такие переключатели могут быть включены в профессиональные телефоны, как отдельные компоненты, но более вероятно они станут составной частью многофункциональных модулей. Необходимость высокого Q фактора является критичной. Однако по мере уменьшения размеров Q фактор снижается. MEMS компоненты (дуплексеры, фильтры, микрогенераторы и другие приборы на базе резонаторов, регулируемые конденсаторы и индукторы) имеют меньшие размеры, чем современные аналоги, и не ухудшают Q. Первым поставщиком на рынок ВЧ MEMS прибора дуплексера является фирма Agilent Technologies. За последние два года этот прибор нашел применение в более, чем 40 платформах мобильных терминалов. В июне 2003 года фирма Discera приступила к выпуску первого ВЧ MEMS дискретного микрогенератора MRO-100, предназначенного для замены многочисленных кварцевых генераторов в сотовых телефонах. Изготовители продолжают интегрировать в сотовые телефоны все больше функций. Это достигается использованием компонентов с повышенным Q, батареи с улучшенными характеристиками и меньшими габаритами, обеспечивающими меньшую занимаемую площадь на плате. MEMS микрофоны менее чувствительны к вибрациям и допускают автоматическую сборку и занимают на 40% меньше площадь на плате, чем обычные аналоги. В марте 2003 года фирма Knowles Acoustics объявила, что фирма Neonode выбрала ее MEMS микрофон для использования в мобильном телефоне Neonode N1. Очередной шаг был сделан фирмой Akusika, которая использовала MEMS технологию для создания акустического устройства, что открывает возможность создания на одном кристалле микрофона и акустической системы. В настоящее время фирма Omron предлагает две MEMS подсветки для использования в сочетании с ЖК дисплеями в сотовых телефонах. Это обеспечивает получение более яркого и четкого изображения. Для прокрутки информации на страницах и экранах с успехом могут быть использованы акселерометры. В мае 2002 года был создан акселерометр МХА2500U, специально предназначенный для использования в мобильных телефонах. MEMS акселерометры используются в модулях счисления в добавление к системе глобального позиционирования. Действуя, как датчик наклона, акселерометры корректируют данные считывания цифрового компаса посредством управления движением и проходимым расстоянием в отсутствие сигнала от глобальной системы позиционирования. Пока этот принцип используется в автомобилях. Но представляется реальным использования в сотовых телефонах..

Производство наносистем

Приборы и оборудование

• Ученые из California Institute of Technology (США) нашли способ формирования наноканалов без использования нанолитографии. В процессе применяется обычные промышленные CMOS-технологии такие как химико-механическая полировка и термическое окисление.

• Крупнейшие компании продолжают соревноваться в производстве 3D-принтеров - устройств, позволяющих по данным, хранящимся в памяти компьютера, создавать трехмерные объекты из воска и других подобных веществ. Однако, точность изготовления деталей, спектр применяемых материалов, а главное, цена таких устройств (десятки и сотни тысяч долларов) откладывают их коммерческое применение. Однако разработка и совершенствование их продолжается - ведь подобные станки позволят фабрикам полностью менять ассортимент выпускаемой продукции всего за несколько минут.

Нанолитография

• Используя имплантанты по окружности и литографический процесс с длиной волны 248 нанометров, компания IBM разработала прототип самого маленького кремниевыого транзистора по технологии SOI Действующий образец транзистора, который, согласно заявлениям IBM, в 10 раз меньше любого из производимых сегодня, будет демонстрироваться сегодня на электронной конференции в Сан-Франциско. IBM сообщает, что транзистор имеет длину 6 нанометров, при этом он полностью функционален. IBM также сообщила, что дальнейшая работа будет вестись для достижения более высокой производительности и лучшего управления распределением мощности и тепловой энергии. Нанометр - это одна миллиардная доля метра, и по сообщениям IBM, Консорциум международных полупроводниковых компаний (Consortium of International Semiconductor Companies - CISC) установил, что транзисторы должны быть к 2016 году меньше 9 нм, чтобы обеспечивать имеющуюся тенденцию увеличения производительности полупроводников. Компания сообщила, что такой размер транзистора позволит изготавливать устройства, содержащие в 100 раз больше транзисторов, чем в настоящее время. Сокращение длины затвора транзистора влечет за собой увеличение производительности и снижение себестоимости. Транзистор IBM уменьшает толщину слоя кремния на подложках типа "кремний-на-изоляторе" (silicon-on-insulator), которые он использует, при этом тело транзистора составляет только от 4 до 8 нм в толщину.

Синтез в растворах

• Ученые из Института общей и неорганической химии имени Курнакова при финансовой поддержке РФФИ синтезировали молекулы, способные образовывать ансамбли - супрамолекулярные системы с четкой архитектурой и чрезвычайно интересными свойствами. Эти молекулы, "билдинг-блоки", внешне напоминают цветок или, может быть, хоровод: в центре находится атом металла, окруженный сложным кольцом, образованным атомами неметаллов - углерода и азота. К этому кольцу приделано еще четыре своеобразных "лепестка" - похожих на короны соединений, которые так и называются - краун-эфиры. Оказалось, что можно сделать билдинг-блок из одной молекулы, а можно - из нескольких. Тогда получится двух- или трехпалубный комплекс, с разным количеством слоев. Свойствами таких соединений можно управлять - они меняются в зависимости от структуры и от природы центрального атома. И эти свойства оказались замечательными. Во-первых, в присутствии некоторых веществ билдинг-блоки способны выстраиваться в структуры, состоящие порой более чем из 200 отдельных блоков. При этом общие свойства материала - в частности, электропроводность - резко меняется. Разумеется, процесс этот селективен - блоки определенной структуры "выстраивают в ряд" только молекулы или ионы с конкретными параметрами, в первую очередь - размерами. Легко представить себе сенсор на основе таких "билдинг-блоков" - ведь тонкая их пленка мгновенно отреагирует резким увеличением электропроводности на появление даже нескольких молекул определяемого вещества. Уже сейчас ясно, что на основе этих соединений можно сделать исключительные сенсоры для анализа газов и биологических жидкостей. Первые подобные сенсоры, по мнению ученых, будут испытаны менее чем через год. Авторы ожидают, что на каждое измерение таким сенсорам понадобится всего несколько секунд, причем по селективности, чувствительности и надежности они будут проевосходить все аналогичные приборы. С их помощью можно будет определять и концентрацию различных газов, и содержание в крови ионов натрия и калия. Во-вторых, способность к проводимости электрического тока у новых соединений может быть исключительно высока. По мнению руководителя проекта академика Аслана Цивадзе, возможно даже создание новых высокотемпературных сверхпроводников: ведь в полученных молекулярных ансамблях, вероятно, будут реализованы сразу два типа проводимости - полупроводниковая и ионная. В этой области ученые тоже ведут интенсивные исследования, и первые результаты внушают им уверенность в успехе.

Нанометрология

• Возможно, ученые будут вынуждены изменить значение постоянной Авогадро, равной числу атомов в моле любого вещества (около 6,022∙10^23). Питер Бекер из Физико-технического федерального центра (Брауншвейг, Германия) и его коллеги с помощью рентгеновских лучей подсчитали число атомов в кремниевом цилиндре длиной 1,66 м, диаметром 10 см, весящем ровно 1 кг. Исследователи смогли определить точную организацию атомов и число атомов в цилиндре. Значение этого числа расходится со старым примерно на одну миллионную. Ошибки могли вкрасться в оба измерения. Эксперимент с кремниевым цилиндром был повторен несколько раз - с одним и тем же результатом. Значение постоянной Авогадро было установлено с помощью весов Ватта, находящихся в США и Великобритании. Руководитель подразделения стандартов массы и плотности Национальной физической лаборатории (Великобритания) рассказал, что последние измерения, проведенные его департаментом, дали результаты, согласующиеся с результатами работы немецких физиков. Разрешением этого спора займется Международный комитет по весам и мерам, следующее заседание которого состоится в 2004 году.

• Американские исследователи впервые провели прецизионные измерения сил Казимира, действующих между двумя различными металлами. Побочным результатом таких экспериментов стало получение более жестких ограничений на силу гипотетически существующих неньютоновских гравитационных взаимодействий, действующих на малых расстояниях. Ученые провели измерения сил Казимира при расстояниях между маленькой металлической сферой и платиновой подложкой в диапазоне от 200 нм до 1.2 мкм Однако точность таких статических измерений относительно невысока, и для высокоточного определения силы Казимира ученые провели динамические измерения. Подавая переменное напряжение на электроды, исследователи вызывали крутильные колебания платиноовой подложки с небольшой амлитудой. Присутствие металлической сферы приводило к изменению резонансной частоты колебаний, величина которого определялась силами Казимира. Измерение зависимости резонансной частоты от расстояния между сферой и пластиной позволило показать, что экспериментально измеренная величина силы Казимира совпадает с теоретически предсказанной с точостью в пределах 1 %. Таким образом, ученым удалось повысить точность измерения силы Казимира, действующей между двумя различными металлам, почти в 100 раз по сравнению с предыдущими экспериментами. Достигнута столь высокая точность измерения, что расхождение между теоретически предсказанной и экспериментально измеренной величиной сил Казимира превышает точность эксперимента, так что встает вопрос о необходимости аккуратной характеризации оптических свойств образцов, используемых в эксперименте.

Биотехнологии

Наномедицина

• American Pharmaceutical и American BioScience завершили клинические испытания ABRAXANE, нового водонерастворимого лекарства на основе наночастиц и противоракового лекарства paclitaxel, предназначенного для лечения метастазированного рака груди. Он показал в испытаниях высокую противораковую активность, и при этом, оказался менее токсичен, чем его водорастворимый аналог TAXOL, который также содержит paclitaxel в качестве активного компонента. American BioScience объявила, что технология «Protosphere», основанная на создании наночастиц с помощью альбуминового присоединения, использованная в новом лекарстве, позволяет интегрировать биосовместимые белки с лекарствами. Полученные при этом аморфные наночастицы действуют как «биологический транспорт», доставляя активный гидрофобный (водонерастворимый) компонент paclitaxel. “В отличие от ныне существующих лекарств на основе таксанов, ABRAXANE доставляет гидрофобный хемотерапевтический агент с помощью наночастиц, без необходимости использовать токсичные растворители, которые в настоящее время широко используются в подобных лекарствах”, заявил Michael Hawkins, главный врач American BioScience.

• Медикаменты, такие как терапевтические ДНК, инсулин и человеческий гормон роста обычно вводятся в организм пациента путем болезненных инъекций, однако исследователь Johns Hopkins разрабатывает систему доставки препаратов, основанную на их упаковке в микроскопические пластиковые сферы, чтобы пациент смог безболезненно принимать эти препараты через дыхание.В легких частицы безвредно растворяются, оказывая свое медицинское воздействие в заданных временных рамках.

• Австралийский геолог Филиппа Уине открыла самые крохотные организмы, известные науке. До сих пор длина самых маленьких известных бактерий составляла 200 нанометров. Они в миллион раз тоньше человеческого волоса! Их размер казался ученым предельным. Ни одна живая клетка не может быть меньше ста нанометров. И вот сейчас в образцах песчаника возрастом двести миллионов лет обнаружены организмы, которые в десять раз меньше тех бактерий. Вопреки научному запрету, новые микробы — их назвали "нанобами" — спокойно живут и плодятся в стенах лаборатории, образуя огромные по их меркам колонии. Именно это свойство — умение жить коллективно — и дает ответ на вопрос, почему вопреки своим крохотным размерам нанобы вполне жизнеспособны. "В своих колониях они распределяют среди себе подобных функции обмена веществ. Значит, отдельный индивид может игнорировать некие жизненно важные функции. За него их выполнят другие",- рассуждает Филиппа Уине.

Генетика и клонирование

• Американские исследователи расшифровали геном собаки. Источником генетического материала стал пудель Крэга Вентера (J. Craig Venter), основателя Института генетических исследований (Institute for Genomic Research) и Центра развития геномики (Center for Advancement of Genomics). Крэг Вентер также был одним из основным участников программы "Геном человека". Как сообщают исследователи, несмотря на то, что человек и собака находятся на разных уровнях эволюционного дерева, сходства в их генах намного больше, чем у человека и мыши - наиболее популярного лабораторного животного. На данный момент геном собаки расшифрован в "черновом" варианте - 20% последовательностей нулклеотидных пар (единиц информации генетического кода) неизвестны. Однако и имеющихся данных достатоно для того, чтобы изучать многие генетические заболевания, встречающиеся у людей. Геном пуделя насчитывает 2,4 миллиарда пар нуклеотидов - примерно на 500 млн. меньше, чем у человека. Как сообщают ученые, в скором времени будет также расшифрован генетический код кошки и курицы. Лаборатория Вентена при этом приступает к работе над геномами кита, слона и дельфина.

• Американские биоинженеры с целью создания более дешевых способов получения человеческих биоактивных молекул, применяемых в терапии, перестроили метаболизм дрожжевой клетки. На место генов некоторых ферментов, исходно присущих дрожжам, ученые внедрили человеческие гены, ответственные за синтез и пост-синтетические модификации белков. В результате впервые в мире с помощью дрожжей был получен сложный человеческий модифицированный белок - гликопротеин. Дрожжами называют сборную группу одноклеточных грибов. Их считают одними из наиболее примитивных представителей надцарства ядерных организмов (эукариот), к которым относится и человек. Системы регуляции синтеза белка, и особенно механизмы его пост-трансляционной (пост-синтетической) "доработки" сильно различаются у клеток низших и высших эукариот. Процесс пост-синтетического процессинга белка не записан в самой его структуре, а определяется спектром ферментов, характерных для того или иного вида эукариот. Поэтому для многих синтезов протеинов человека приходится использовать культуры человеческих же клеток, что невыгодно и по производительности, и по себестоимости в случае серийного производства и создает препятствия на пути развития современной фармакологии. Так, с одной стороны, некоторые лекарства на основе протеинов невыгодно запускать в производство из-за высокой цены конечного продукта; для производства других просто не хватает производительности человеческих клеточных культур. Получение дрожжевых культур, способных справляться с синтезом человеческих гликопротеинов - сложных белков, модифицированных остатками сахаров - является в этом отношении прогрессивным и обнадеживающим шагом в биофармакологии.

• Первый выводок клонированных крысят получен исследователями Национального института сельскохозяйственных исследований и компании GenOway, занимающейся генной инженерией сельскохозяйственных культур и лабораторных животных. Биологи полагают, что использованная ими методика позволит получать крыс, генетически модифицированных специально для лабораторных исследований. Лабораторных крыс и мышей генетически изменяют с тем, чтобы искусственно создать у них некие изъяны, например, слабую иммунную систему или предрасположенность к раку. У некоторых также подавляют определённые гены, чтобы выяснить их роль в организме. Крысы, получаемые путём клонирования, в генетическом плане будут более предсказуемы и удобны для исследований. При этом, как выяснилось, их гораздо труднее клонировать, чем кого бы то ни было ещё в связи с очень коротким репродуктивным циклом - яйцеклетки крыс самопроизвольно активизируются буквально за минуту до того, как их пытаются извлечь. Теперь, исследователи получат возможность использовать крыс с контролируемым генетическим кодом, что позволит им провести множество недоступных ранее экспериментов.

Стволовые клетки

• Правительство США объявило о грантах на сумму $6.3 млн. на исследования стволовых клеток человеческих эмбрионов. Ученые надеются найти пути управления их развитием, для индивидуализированного лечения пациентов от широкого спектра заболевний от диабета до болезни Паркинсона. Также стволовые клетки рассматриваюся как перспективное средство лечения поражений спинного мозга, болезней сердца и раковых опухолей.

Бионика

• Кремниевый чип, имитирующий структуру и функции нервной системы сетчатки глаза осьминога был создан Albert Titus, профессором University at Buffalo. Чип "o-retina" обрабатывает изображение в точности так же, как это делает глаз настоящего осьминога. Это позволяет по новому подойти к конструированию спасательных и исследовательских роботов, позволяя им видеть и различать объекты более ясно, чем человек. Основная цель Альберта - создать полную систему искусственного зрения, включая "мозг", эмулирующий системы зрения различных животных, для улучшения человеческого зрения.

• Благодаря нанотехнологиям искусственные кости, суставы и другие имплантанты в будущем смогут обрести возможность самостоятельно бороться с инфекциями. Для исследований в этом направлении ученые из нескольких американских институтов организовали специальную рабочую группу. В нее вошли представители совершенно разных дисциплин, ранее практически не работавшие друг с другом - микробиологи, электронщики, специалисты по MEMS и ученые других направлений. "Примерно в двух-трех процентах случаев в месте имплантации возникает хроническая инфекция. Единственной возможностью остановить воспаление является удаление имплантанта, после чего больному необходимо пройти курс лечения мощными антибиотиками", - говорит Гарт Эрлих из Центра изучения генома при научно-исследовательском институте Аллегени-Сингер в Питтсбурге, штат Пенсильвания. Самолечащиеся имплантанты должны будут иметь покрытие из наносенсоров, которые смогут идентифицировать конкретный вид микробов. Используя эти данные, имплантант сам выделит из внутреннего резервуара нужное количество определенного препарата и затем, с помощью тех же сенсоров, проконтролирует эффективность лечения. Информация о состоянии имплантанта может передаваться "наружу" с помощью беспроводной связи. Как считает Эрлих, первые интеллектуальные имплантанты появятся не ранее, чем через семь лет.

• Компании Sanyo и Mitsui Chemicals предложили нам новую технологию изготовления компакт-дисков, где в качестве основного сырья при производстве таких носителей предполагается использовать обыкновенные зерновые культуры. Новые носители очень мало весят и при этом являются абсолютно экологически чистыми, обладают хорошей прочностью и устойчивостью к высоким температурам. Эта система, получившая название MildDisk, будет применяться для изготовления музыкальных CD, CD-ROM и VideoCD, а ее дебют намечен на декабрь текущего года. Еще не совсем понятно насколько вообще технология MildDisk жизнеспособна и как будут утилизироваться ненужные "зерновые диски", но более подробной информации на текущий момент найти не удалось.

Смежные отрасли

Интерфейсы

• Гонконгские ученые разработали компьютерную технологию, которая позволяет создавать визуальные и звуковые картины одними лишь движениями человеческого тела. Инструмент, названный Body-Brush ("тело-кисть"), объединяет компьютерные технологии и искусство, фактически превращая художника в собственную кисточку. "Компьютеры следят за телом человека, скорость его движения определяет интенсивность мазка, а ускорение - насыщенность цвета", - говорит руководитель проекта Body-Brush профессор Хорес Ип (Horace Ip) из Гонконгского университета. В результате получаются картины, напоминающие по стилю - широким насыщенным мазкам - американского художника Джексона Поллока (Jackson Pollock). Размеченная поверхность, которую профессор Ип называет трехмерным холстом, находится на полу под проекционным экраном. Сторона, с которой "художник" заходит на эту поверхность, определяет цвет краски, которую он собирается использовать. В системе задействованы несколько инфракрасных камер, которые постоянно фиксируют положение рисующего в пространстве. Профессор Ип полагает, что новый инструмент может быть использован как обычными художниками, так и танцорами. "Это новый способ создания трехмерных рисунков для художников, - заявил он. - Систему также можно использовать в современном танце. Танцорам нравится импровизировать, и они могут получить визуальный результат своих усилий в процессе танца, вместо того, чтобы танцевать, наблюдая за готовым видео". Систему можно также перепрограммировать так, чтобы она производила не изображения, а звуки. "Высота определяет частоту получаемого звука. Когда вы поднимаете руки в воздух, звук становится выше. Когда вы прижимаетесь к полу, звук становится ниже, - говорит профессор. - В результате получается трехмерный звук, который вы можете слышать при помощи системы из четырех динамиков". Профессор полагает, что такая система может быть использована в театрах, художественных галереях, а также в игровых залах. Однако, вероятно, она может быть использована также и как эргономичный интерфейс для скоростного интуитивного управления сложными системами, наподобие отдела корпорации или группы беспилотных летательных аппаратов.

• В 2002 году фирмы Casio Computer и Alps Electric объявили о разработке сканера отпечатков пальцев для использования в сотовых телефонах. Массовое производство планируется начать в этом месяце. Микромеханический биометрический датчик отпечатков пальцев разработан фирмой Infineon Technologies.

• Американцу, потерявшему обе руки в результате несчастного случая, удалось вживить высокотехнологичный протез. Новейшие искусственные руки, насыщенные электроникой, управляются силой мысли бывшего электромонтера Jesse Sullivan. Всего два года назад Джесси потерял обе руки в результате случайного прикосновения к оголенным проводам высоковольтной линии во время ее ремонта. Обе руки были уничтожены до самых плечевых суставов. Как и многим инвалидам в США, Джесси был вживлен обыкновенный электромеханический протез, позволявший двигать рукой с помощью нажатия кнопок остатками мышц. Однако через некоторое время специалисты Чикагского реабилитационного института предложили ему испробовать новейшую биомеханическую руку, которая сразу поместила обыкновенного электромонтера на передний край современных биотехнологий. Для того, чтобы снабдить Салливана новой рукой, хирурги пересадили часть оставшихся нормальных нервных окончаний с плечевого сустава на поверхность грудной мышцы. Потребовалось около шести месяцев, чтобы эти нервы прижились на поверхности мышцы. В результате, электроды, вживленные на поверхность мышцы, могут воспринимать генерируемые нервами сигналы, которые посылаются отсутствующей руке, и транслировать их в механические протезы, контролирующие передвижение искусственной руки. Как заявил лечащий врач Салливана, это первый случай, когда пересаженные нервные окончания используются для управления искусственной конечностью. Теперь, когда Салливан думает о том, что он сгибает свою руку, мозг генерирует импульсы, которые должны управлять мышцами руки, и передает их по нервам. Электроды по тончайшим вживленным проводам передают эти импульсы управляющему блоку, контролирующему движения протеза. "Это хирургия уровня 1920-х годов, но используемая вместе с технологиями XXI века", - говорит один из лечащих врачей Салливана, доктор Todd Kuiken, практикующий в чикагском реабилитационном центре. Некоторые исследователи ранее вживляли электроды непосредственно в головной мозг человека, на поверхность скальпа, а некоторые даже экспериментировали с детекторами нервной активности вне тела, однако новая технология дает наилучшие результаты. "Для того, чтобы что-то сдвинуть, вам необходимо передать управляющий сигнал из мозга куда либо – на кресло-каталку, роботу или вашей собственной руке", - объясняет ассистент профессора биомеханической инженерии в университете Мarquette доктор Брайан Шмит (Dr. Brian Schmit). По мнению медиков, эта технология может радикально изменить жизнь тех, кто потерял конечность, или тех, кто парализован. По словам Брайана Шмита, некоторые уже разработанные устройства могут управлять инвалидными креслами, контролировать перемещение роботизированной руки или даже компьютерной мыши. Мозг может приспособиться к любой среде, а человеческое тело имеет удивительные способности к адаптации и обучению. В настоящее время процедура, которой подвергся Джесси Салливан, адаптирована только для протезирования ампутированных рук. Однако авторы надеются, что через некоторое время она будет адаптирована и для тех, кто потерял ноги.

• На презентации новой системы цифрового телевидения японской корпорации NHK, некоторые из приглашенных испытали такой же шок, что и парижане, впервые увидевшие картину братьев Люмьер "Прибытие поезда". Разрешающая способность системы UHDV (Ultra High Definition Television), представленной публике на телерадиовещательной конференции IBC в Амстердаме, составляет 4000 строк. Это вчетверо лучше, чем у набирающего силу стандарта HDTV, который может похвастаться "всего" тысячей горизонтальных линий, из которых состоит изображение. В целом, изображение, полученное с помощью UHDV-камеры, содержит в себе в 16 раз больше пикселей, чем кадр, записанный в формате HDTV. Как может быть использовано столь высокое качество? Ну, например, для воспроизведения видеоматериала, требующего создания эффекта присутствия зрителя на месте съемок, либо для качественной демонстрации большого количества объектов, находящихся на значительном удалении от камеры. Судя по реакции очевидцев презентации, цели своей разработчики добились. Трехминутный демонстрационный ролик, продемонстрированный в Амстердаме, был снят следующим образом: на бампер обычного автомобиля установили камеру и немного покатались по улицам. Однако многим хватило даже этого. Как утверждают очевидцы, иллюзия движения, созданная на экране размерами 4х7 метров, была настолько сильна, что некоторые зрители испытали приступ самой настоящей морской болезни. Технология пока очень далека от стадии промышленного производства. Все компоненты, с помощью которых был записан ролик, сделаны едва ли не "на коленке": компонентов, потребовавшихся инженерам, на рынке пока просто нет. Камера, например, была собрана на базе четырех стандартных 2,5-дюймовых CCD-матриц, а видеопроектор – из четырех жидкокристаллических панелей, две из которых обрабатывают зеленый цвет, а две оставшиеся – красный и синий. Но эти проблемы легко разрешаемы. Более серьезной головной болью для конструкторов остается чудовищный объем данных, генерируемых UHDV-камерой: для записи 18 минут видео в этом формате, экспериментаторам потребовалось собрать массив из шестнадцати HDTV-рекордеров, общей емкостью 3,5 Тб. Всей емкости обычного винчестера объемом 100 гигабайт не хватит даже на 30-секундный фрагмент такого ролика. Поэтому сложность передачи таких объемов информации в эфир и по сетям является основным фактором, сдерживающим на сегодня коммерческую эксплуатацию UHDV-систем.

• Ожидается скорое появление на рынках широкого спектра RFID - значков, оснащенных чипами и микроскопическими антеннами, которые сделают отслеживание товаров более дешевым и эффективным, но усложнят обеспечение безопасности и охрану коммерческих тайн.

Робототехника

• Врачи брюссельской клиники "Эрасмус" при помощи хирургического робота провели успешную операцию двум больным, страдавшим перебоями в сердечной мышце. Подобное хирургическое вмешательство с использованием робототехники проведено впервые в мире.

Суперкомпьютеры

• Ученые компании IBM и Техасского университета сообщили о совместном проекте по созданию процессора производительностью более 1 Тфлоп. Новый чип, быстродействие которого превышает большинство современных ведущих суперкомпьютеров, будет называться TRIPS, что является аббревиатурой от Tera-op Reliable Intelligently adaptive Processing System. Под проект будет выделено $11,1 млн. от DARPA. По словам представителей IBM, новая архитектура вводит понятие "блок-ориентированных вычислений". Сейчас большинство чипов обрабатывают лишь несколько команд за раз, а процессор, построенный на основе TRIPS, сможет работать с большими блоками вычислений одновременно. Впрочем, массовый выпуск подобных чипов начнется не раньше 2010 года, считают разработчики. Действующий же образец с теоретической производительностью 32 млрд. операций/сек, как ожидается, будет создан в ближайшие три года и к декабрю 2005 года появится в лабораториях IBM. Он будет состоять из четырех процессорных ядер, каждое из которых сможет обрабатывать 16 операций за один такт процессора, что в сумме даст 64 обработанные операции за цикл процессора. Образец будет работать на частоте 500 МГц, то есть совершать 500 млн. циклов обработки в секунду, что в итоге должно позволить достигнуть заявленные 32 Гфлоп. А к 2010 году тактовая частота повысится до 10 ГГц и позволит достигнуть терафлопа.

• Министерство образования КНР и Intel подписали соглашение о создании национальной вычислительной grid-сети, сообщает CNET. Как утверждается в заявлении Intel, по завершении проекта министерство рассчитывает получить производительность свыше 15 терафлоп. Intel намерена оснастить учебные заведения компьютерами на базе процессоров Itanium 2. Сеть будет применяться для исследований в области нефтяной промышленности, сейсмологии, в коммерческих финансовых проектах и будет обслуживать Олимпиаду-2008 в Пекине. Конкурирующий производитель чипов Advanced Micro Devices также работает с китайскими институтами над созданием мощных компьютеров.

• Женевский институт CERN запускает свою сеть распределённых вычислений, целью которой будет обработка данных, полученных с Большого адронного коллайдера (Large Hadron Collider – LHC). На этом гигантском ускорителе будут ставиться опыты по моделированию процессов, происходивших в самом начале нашей Вселенной. Собственно, учёные собираются смоделировать в LHC сам Большой Взрыв. Ожидается, что объём данных, полученных с LHC за один год, будет приблизительно равен 20 миллионам CD. Потребуется минимум 70 тысяч компьютеров, чтобы проанализировать эти данные. На первом этапе Сеть CERN (названная Grid – решётка) объединяет вычислительные станции научных организаций в 12 странах – США, Великобритании, Швейцарии и ряда других, включая Россию. Между тем, конечной целью проекта является построение глобальной сети, объединяющей компьютеры научных учреждений во всём мире и превращая их, по сути дела, в единый сверхмощный суперкомпьютер.

Новости проекта

Мероприятия

• Завтра в подмосковном пансионате «Липки», г. Звенигород Московской области, начинается Международная конференция «Микро- и наноэлектроника – 2003» (МНЭ-2003). Мы планируем отправиться туда с целью установления новых контактов и сбора свежей информации о наноиндустрии "из первых рук". То, что удастся разузнать. мы расскажем вам в следующем выпуске нашего обзора. А в соответствующем разделе сайта Молодежного Научного Общества вы сможете ознакомиться с нашим отчетом о самой конференции. Если кто-то из подписчиков тоже собирается на эту конференцию, можно отправиться туда вместе, о чем можно договориться по телефону 8(916)9106305.

• 22 октября ИНИОН РАН проводит всероссийскую конференцию «Молодежь и будущая Россия». Председатель конференции - мэр Москвы Ю. Лужков. На этом мероприятии директорат МНО - Александр Оликевич и Ирина Колесникова - проведут презентацию МНО и попытаются повлиять на формирование отечественной молодежной политики. О конференции и ее результатах вы также сможете узнать в разделе "Отчеты" сайта МНО. Если кто-то из подписчиков тоже собирается на эту конференцию, в перерыве вы сможете встретиться с директоратом МНО, задать интересующие вопросы и обсудить направления сотрудничества.

Новости сайта

• Главная новость сайта заключается в том, что теперь он у нас есть. Ура, товарищи!

• Обновление библиотеки. Советуем обратить внимание на разделы "Нанотехнологии в целом", "Нанофантастика", "Нанохакеру" и "Наноюмор :)"

• Каталог интернет-ресурсов по нанотехнологиям на русском и английском языке