От редакции

Наш прогноз относительно стремительного еженедельного роста объема новостей в наноиндустрии сбывается. Несмотря на то, что мы стараемся отбирать для нашего обзора наиболее релевантные информационные сообщения и убирать из них не несущие смысла словесные конструкции, объем информации об этой отрасли физически растет. Все большая доля сообщений научно-технических СМИ посвящается нано- и биотехнологиям, все больше сообщений о новых достижениях поступает от специализированных источников. Это, разумеется, не может не радовать всех, так или иначе заинтересованных в прогрессе нанотехнологий. Однако, объем информации, допустимый в рассылке, ограничен, и уже со следующего выпуска мы планируем отправлять по почте только гиперссылки, а сами материалы размещать на сайте в соответствующих рубриках. Это позволит увеличивать объем полезной информации без пересылки больших ее массивов. Надеемся, удобство работы с обзором от этого не пострадает. Как всегда, ждем ваших идей, замечаний и предложений по адресу nanoinfo@mail.ru

Наноиндустрия

Компании и инвестиции

• Япония и Австралия подписали соглашение о увеличении инвестиций в биотехнологии, нанотехнологии, коммуникации, возобновляемые источники энергии и защиту окружающей среды. Меморандум был подписан Japan External Trade Organisation, Invest Australia и Australian Trade Commission.

• По данным консалтинговой компании CMP Сientifica, за прошедший год венчурные капиталисты совершили сделок в сфере нанотехнологий на сумму $250 - 300 млн.

• Mitsui & Co. Ltd. планирует инвестировать $35.7 млн. в течение следующих 5 лет на исследования в области нанотехнологии, биологии и экологии. В проекте будут участвовать исследовательские центры японской торговой компании, занимающиеся биологией, экологией, нанотрубками и наноустройствами.

• Infineon открывает представительство в Нью-йорке.

• Более 90% нанотехнологов ожидают, что вложения в нанотехнологические инструменты и прочее капитальное оборудование сохранятся на прежнем уровне или возрастут в первом полугодии следующего года, относительно второго полугодия этого года.

• В Калифорнии назначено судебное слушание по иску двух бывших сотрудников завода жестких дисков компании IBM, которые обвиняют своего работодателя в отравлении их канцерогенными веществами, сообщает Reuters. По версии пострадавших, на заводе они подвергались воздействию вредных химикатов, о чем знало руководство IBM, но не сообщало сотрудникам. Подобный иск уже подавался сотрудницей компании Maria Santiago и родственниками умершей от рака Suzanne Rubio. Однако, ввиду противоречивости свидетельских показаний, дело не дошло до суда. В случае же James Moore и Alida Hernandez судья нашел основания для судебного разбирательства и назначил слушание на 14 октября. По мнению руководства IBM, подобные иски являются бездоказательными, а все научные и статистические обоснования, приводимые истцами, в компании называют "наукой во имя следствия". Между тем, исход судебного разбирательства, затеянного James Moore и Alida Hernandez во многом определит судьбу других 250 рабочих, обратившихся в суд с похожими обвинениями в адрес IBM. Если все же иски будут удовлетворены, IBM останется утешаться лишь тем, что завод, на котором происходило отравление, продан конкурентам - компании Hitachi. И за новые случаи онкологических заболеваний придется отвечать ей.

• Intel объявила о снижении с 5 октября отпускных цен на процессоры Pentium M, входящие в состав мобильной платформы Centrino, а также на некоторые другие компоненты этой платформы. Подешевели все чипы Pentium M, за исключением младшей модели с тактовой частотой 1,30 ГГц. Крупнооптовая цена процессора с частотой 1,70 ГГц снизилась с 637 до 423 долларов, процессора 1,6 ГГц - с 423 до 294 долларов, 1,5 ГГц - с 294 до 241 доллара, а 1,4 ГГц - с 241 до 209 долларов CША. Кроме того, подешевели комплекты Centrino, состоящие из процессора, набора системной логики и контроллера беспроводных локальных сетей стандарта 802.11b. Больше всего - на 30 процентов - снизилась цена на комплект с чипом Pentium M 1,70 ГГц: он подешевел с 713 до 497 долларов США. Как правило, плановое снижение цен происходит перед презентацией новых моделей процессоров, а также в качестве ответной меры на аналогичные действия главного конкурента Intel - компании AMD. Однако в настоящее время на рынке компьютерных комплектующих складывается довольно противоречивая ситуация: в то время, как подавляющее большинство компонентов дешевеют, из-за недостаточных объемов производства подорожали оперативная память и 15-дюймовые жидкокристаллические панели. Очевидно, в Intel не желают допускать снижения объемов продаж своих микросхем в условиях, когда рост цен на другие комплектующие заставляет производителей ноутбуков закупать более дешевые чипы.

Государства и программы

• "Глобальные инвестиции в НИОКР в сфере нанотехнологий, по отчетам государственных организаций возросли приблизительно в пять раз за последние 5 лет, с 1997 по 2002 годы и сейчас составляют около $4 миллиардов", сообщил Girish Solanki, аналитик из Technical Insights, подразделения Frost & Sullivan, - "Не менее 30 государств инициировали национальные программы в этой области."

• Компания, ранее известная как Albany NanoTech, вскоре будет переименована в NanoTech Resources Inc, некоммерческую организацию, которая станет стратегическим штабом нанотехнологических исследовательских и образовательных программ State University of New York.

• NSF присудил пятилетнюю грантовую программу, по $2 млн. ежегодно таким учреждениям, как University of Missouri, Rutgers, и University of California-Berkeley для организации новых K-12 образовательных центров, из которых около трети специализируются на нанотехнологии. А NanoBusiness Alliance и National Science & Technology Education Partnership (NSTEP) объявили о стратегическом партнерстве с целью улучшения обучения молодежи в области нанотехнологий и расширения рынка труда в этой отрасли. "Национальная Нанотехнологическая Инициатива обознацила образовательные центры K-12 как ключ к развитию человеческой базы трудовых ресурсов для будущего нанотехнологии," сказал Kathy Warye, президент NSTEP.

• Бюджет NIH за последние пять лет вырос вдвое и достиг 27,3 миллиарда долларов. Сама организация проводит не так много исследовательской работы, большая часть финансирования распределяется в виде грантов 212 тысячам исследователей в 2800 учреждениях науки и образования. Теперь ожидаются серьезные изменения. По словам доктора Elias A. Zerhouni, директора NIH, новая правительственная инициатива "изменит методы проведения исследований", благодаря координации и расстановке приоритетов. Ранее в организации было достаточно децентрализованное управление. Был создан план, так что NIH не будут просто принимать инициативу ученых, а стимулировать исследования в наиболее перспективных направлениях. Это, по словам Зероуни, позволит сделать науку "с турбонаддувом". Согласно плану, научные учреждения должны принимать больше участия в процессе работы над лекарственными препаратами на ранних стадиях, до начала испытаний на добровольцах. Этого можно будет добиться, сделав исследователям доступными технологии, которые сейчас находятся в распоряжении лишь крупных фармацевтических компаний. Как отметил доктор, он хотел бы изменить мнение о том, что у каждой научной работы должен быть руководитель исследования. Будущее, по его словам, требует гораздо больше "командной науки", которая делается междисциплинарной группой молекулярных биологов, химиков, математиков, психологов, фармакологов и эпидемиологов. Изменения не потребуют дополнительного финансирования. Оплачивать их будут структурные подразделения NIH из своих обычных бюджетов. В 2004 году будет выделено 130 миллионов, за следующие пять лет общая сумма составит 2,1 миллиарда долларов. По словам доктора Zerhouni, намечая план приоритетных научных направлений, он советовался с 300 ведущими экспертами.

События и мероприятия

• В префектуре Тиба (Япония) открылась ИТ-выставка CEATEC JAPAN 2003 (Combined Exhibition of Advanced TEChnologies), которая продлится до 11 октября. На форуме соберутся 667 компаний - 474 японских и 193 зарубежных экспонента из 17 стран разных регионов мира. Особое место будет отведено автомобильной электронике, в развитии которой сегодня можно выделить особую тенденцию, определяемую словами "телематика" и "интеллектуальная транспортная система". В промышленном секторе под названием Electronic Components, Devices and Industrial Equipment Stage будут выставлены полупроводниковые приборы для домашней электроники, OLED-дисплеи на основе органики, экологически чистые электронные компоненты и приборы и другие новинки. Разумеется, производители продемонстрируют и новое технологическое оборудование. Отличием выставки этого года станет повышенное внимание к новому поколению ИТ-специалистов, от которого зависит будущее высоких технологий.

• Бюллетень Массачусетского технологического института опубликовал перечень десяти технологий, которые могут стать бесполезными в обозримом будущем. Технологическая революция неизбежно будет сопровождаться серьезной ломкой в системах государственных отношений, методов управления, общество вынуждено будет искать выход из сложнейших ситуаций. Пожалуй, следует воздержаться от серьезных долгосрочных инвестиций в проекты в этих отраслях, вытесняемых новыми технологиями. В их перечень вошли: ядерное оружие, производство энергии за счет сжигания угля, двигатель внутреннего сгорания, электрические лампочки накаливания, противопехотные мины, космические корабли, управляемые человеком, тюрьмы, косметические имплантанты, детекторы лжи и DVD-диски.

• Altair Nanotechnologies объявила, что Jan Prochazka, старший исследователь Altair, представит на Electrochemical Society Meeting в Орландо (Флорида, США, октябрь 12 - 16, 2003) стенд, названный "Производство наноразмерных керамических материалов с использованием промышленного процесса "Altair Thin Film" 14 октября. Prochazka обратит особое внимание на гибкость процесса, предлагаемого Altair и его пригодность для производства широкого спектра материалов с уникальными свойствами.

• Public Library of Science открыла бесплатный научный журнал PLoS Biology. Публикация статьи в нем стоит $1500, а распространяется журнал бесплатно.Первый номер выйдет в свет 13 октября, а онлайн-версия будет доступна по адресу http://biology.plosjournals.org/

Наноматериалы

Наночастицы

• Одним из быстро развивающихся коммерческих приложений нанотехнологии стали различные добавки и катализаторы к топливу для двигателей внутреннего сгорания. Cerulean International Limited (Оксфордский филиал английской компании Oxonica Limited, специализирующейся на наноматериалах), сообщила, что ее новый коммерческий продукт Envirox прошел испытания в Stagecoach UK. Envirox позволяет снизить расход топлива на 10%, уменьшая при этом углеродный остаток в двигателе и концентрацию выхлопных газов. В это время Biofriendly Corporation уже объявила о подписании соглашения с Hellenic Petroleum о поставке очищенного топлива на Кипр. Hellenic, имеющая на Кипре дочернее подразделение, будет продавать топливо, улучшенное жидким катализатором внутреннего сгорания Green Plus от Biofriendly. Green Plus использует нанотехнологию для одновременного достижения существенной экономии топлива и снижения выхлопа. Green Plus добавляют в топливо в очень малых количествах с целью обеспечения более полного, низкотемпературного и линейного сгорания топлива.

• Исследователи Hong Kong University of Science and Technology и Chinese Academy of Sciences создали суспензии, состоящие из наночастиц со специальным покрытием, способные под действием электрического тока мгновенно застывать в материал, подобный твердому пластику и снова обращаться в жидкость в течение тысячных долей секунды после выключения тока. Sheng и Weijia Wen предполагают, что полученные ими суспензии будут особенно полезны для создания "умных" смазок, клапанов и зажимов в системах управления транспортных средств.

Нанотрубки

• Команда исследователей под руководством Tsu-Wei Chou, P.S. du Pont Chair of Engineering в UD, получила основной грант National Science Foundation на исследования в области углеродных нанотрубок. Финансирование от Nanoscale Interdisciplinary Research Team поддержит попытки ученых синтезировать, характеризовать и моделировать массивы параллельных нанотрубок для наноразмерных устройств и композитов.

• Ученые из IBM Research в Цюрихе нашли новые возможности использования многостенных углеродных нанотрубок для создания устройств хранения данных с большей эффективностью и плотностью записи информации. Они впервые использовали острие нанотрубки вместо кремния для записи данных на полимерную пленку, и тем самым продвинули технологию записи данных на шаг вперед, продемонстрировав что нанотрубки могут быть использованы для записи более 250 Гб на квадратный дюйм.

• James Jaskie, главный исследователь Microelectronics and Physical Sciences Laboratory компании Motorola, сказал, что на его взгляд плазменные дисплеи представляют собой "очень неуклюжую технологию". Плазменные панели используют излучающую технологию, при которой изображение создается элетродами, ионизирующими газ для получения различных цветов. Максимум через год-другой Motorola планирует выпустить на рынок дисплеи, созданные по технологии NED (Nano-Emissive Display) на основе нанотрубок, а Applied Nanotech планирует начать коммерческое производство цветного 25-дюймового телевизора высокого разрешения на нанотрубках в октябре 2004 года, для чего создана рабочая группа в партерстве с ведущими японскими производителями компонентов телеаппаратуры.

Наноповерхности

• Исследователи University of California (Лос-Анжелес, США) предлагают использовать для покрытия корпусов подводных лодок материал, покрытый наноразмерными иглами. Предполагается, что такое покрытие при правильно подобранных фрме и размервх наноигл позволит во много раз снизить трение корпуса субмарин о воду, что даст возожность увеличить скорость машин и снизить их расход топлива.

• Специалистами Institute of Bioengineering and Nanotechnology создан прозрачный липкий пластырь, защищающий открытые раны. При этом материал пластыря пропускает воздух и влагу внутрь, ускоряя заживление раны. Сделан пластырь из специальной наноструктурированной полимерной мембраны, которая позволяет врачу контролировать заживление раны. Поэтому с новым пластырем заранее будет известно, когда процесс заживления завершится окончательно. Материал пластыря также сверхчувствителен – он прилипает к теплому человеческому телу, но снимается легко при действии на него холодной воды. Также мембрана может быть наполнена антисептиком, действие которого ускорит заживление раны.

• Matsushita Electric Works совместно с Nanosys разработали наноструктурные композитные солнечные батареи для строительной промышленности Азии. Nanosys и MEW (дочерняя компания Matsushita Electric Industrial, крупнейшего в мире производителя бытовой элетроники) рассчитывают представить коммерческую версию новых солнечных батарей к 2007 году. Они представляют собой композитные солнечные батареи, встроенные в декоративную черепицу и сайдинги.

• Разработан новый способ призводства материалов, способных пропускать через себя один определенный тип молекул, и блокировать химические соединения отличающиеся даже лишь хиральностью. Если технология покажет себя эффективной в крупномасштабных экспериментах, то стабильный и относительно простой катализатор может потрясти фармацевтический рынок объемом $100 млрд., позволяя отделять биологически активные соединения от их бесполезных, а порой и токсичных "отражений"

3D Наноcтруктуры

• Исследователи из California Institute of Technology, во главе с Choonsup Lee, разработали дешевый метод производства наноканалов для наножидкостных систем. Наноканалы, по словам Choonsup Lee, – важнейший компонент в наножидкостных системах. «[Методы производства наноканалов] должны соответствовать следующим требованиям: низкой стоимостью, высокой точностью и возможностью интеграции в микроэлектронику. Самый простой метод производства наноканалов – с помощью электронно-лучевой литографии, но этот метод слишком дорогостоящ, поэтому возник вопрос о разработке более дешевых методов производства наноканалов». Для формирования наноканалов Lee и его коллеги к кремниевому субстрату добавили слой размером 100 нм из аморфного кремния. Толщина этого слоя и определяет глубину наноканала. Исследователи использовали фотолитографию для формирования длины и формы наноканала, удаляя порции аморфного кремния реактивным ионным травлением, а затем оксидированием при температуре 1000°C. Толщина полученного оксидного слоя – в данном эксперименте 50 нм – образовывала ширину наноканала. На практике ученые узнали, что минимально возможная толщина наноканала составляет 5 нм. Следующим шагом в исследованиях будет травление 500 нм слоя из аморфного кремния. “Это наиболее длинный набор параллельных наноканалов, из всех полученных на сегодняшний день – сантиметр длиной и менее 50 нм в диаметре”, - сказал Lee. Также полученные наноканалы были очень гладкие (аморфный кремний гидрофобен) что не составит проблем для свободного протекания через них жидкости. Ученые планируют использовать наноканалы для отделения молекул друг от друга по их физическим размерам. “Одно из главнейших преимуществ [этой технологии], что большое количество наноканалов разной толщины могут быть получены на одном субстрате, и при этом, стоить совсем недорого”, - сказал Lee - “Благодаря этому мы можем отделять различные по размерам молекулы друг от друга”. Lee сказал, что он и его коллеги пытаются пропустить через наноканалы квантовые точки, чтобы изучить механизм протекания жидкостей внутри наноканала.

• Intel, AMD и Apple испытывают встроенные системы водяного охлаждения процессоров на основе микроканалов. Как выяснилось, фирмы-конкуренты тесно сотрудничают с компанией Cooligy на предмет производства и использования в своих изделиях "бортовых" систем водяного охлаждения процессоров. Охлаждение происходит посредством прокачивания жидкости электрокинетическим МЭМС-насосом через сеть пронизывающих чип микроскопических каналов. Молодая компания Cooligy, созданная в свое время на научно-производственной базе Стэнфордского университета, разработала технологию, благодаря которой идея водяного охлаждения микропроцессоров была выведена на новый уровень. Если традиционная система может справиться максимум с 250 ваттами теплового излучения на квадратный сантиметр поверхности, то новая технология Cooligy, названная Active Micro-Channel Cooling (AMC) способна охладить до приемлемой температуры чип, генерирующий до 1000 ватт тепла на квадратный сантиметр. Как сообщает журнал The Register, компания уже разработала соответствующие прототипы для мощных процессоров AMD, Intel и Apple. Последняя, кстати, больше всех заинтересована во внедрении этой технологии, поскольку мечтает создать ноутбук на базе новейшего 64-битного чипа G5, который вскоре будет запущен в производство. Процессор, тактовая частота которого должна превысить 3,2 ГГц, нуждается в очень производительной (и весьма громоздкой) системе охлаждения, что делает его практически непригодным для использования в ноутбуках. Если же технология водяного охлаждения сможет быть запущена в коммерческую эксплуатацию, компания сможет предложить своим покупателям самый мощный ноутбук на рынке.

• Lealea Enterprise Co., ведущее предприятие Lealea Group, при помощи нанотехнологии преуспело в создании инфракрасных волокон, выигравших сертификат и заказы Taiwan Textile Federation. "М ыприменили нанотехнологии к нашей продукции, и она будет широко применяться для создания таких продуктов, как огнеупорные, антисептические и анти-ультрафиолетовые волокна" заметил Lin Wen-chung, президент Li Peng.

Наноэлектроника

Компоненты и технологии

• Логические операции в схемах, состоящих из нанотранзисторов, последовательно обрабатывающих отдельные электроны, были продемонстрированы японскими исследователями. Эти одноэлектронные логические схемы потенциально совмещают чрезвычайно высокую плотность интеграции с крайне низким энергопотреблением, так как одноэлектронные токи так малы, как в принципе может быть мал электрический ток.

• Исследователи компании Hewlett-Packard в понедельник сообщили о создании чипа памяти, основанного на новой молекулярной технологии, позволяющей достичь небывалого уровня миниатюризации. Используя предварительно запатентованную технологию, ученые HP создали 64-битное устройство памяти на поверхности площадью в квадратный микрон. Такая плотность записи данных в 10 раз превосходит современную технологию памяти DRAM.

• Одним из активно развивающихся направлений разработки наноматериалов является управление структурой вещества на молекулярном уровне для производства субстанций со специфическими, заранее заданными электрическими свойствами. Исследователи из University of Bologna и University of Trieste (Италия), совместно с University of Notre Dame нашли способ модификации углеродных нанотрубок, позволяющий с их помощью эффективно разделять электрические заряды. Данный метод может привести к дальнейшему повышению КПД солнечных батрей.

• Philips объявил о своем совместном участии с IMEC, одним из мировых лидеров в сфере полупроводниковых НИОКР, в исследовательских программах по созданию полупроводников размером менее 45 нм.

• Компания Transmeta объявила о том, что ее новый процессор Efficeon, проходящий также под аббревиатурой TM8000, будет выпускаться на фабриках Fujitsu с использованием 90-нанометрового техпроцесса. Ранее производством процессоров для Transmeta эксклюзивно занималась тайваньская фирма TSMC. Теперь же, в связи с расширением производства Transmeta ищет дополнительные мощности. Впрочем, от сотрудничества с TSMC производитель процессоров не отказывается и заявляет, что TSMC по-прежнему будет производить процессоры Crusoe, а также начнет производство 0,13-микронных процессоров Efficeon, презентация которых ожидается в ближайшие дни на микропроцессорном форуме в Сан-Хосе, Калифорния. Заявляется, что инженеры Fujitsu и Transmeta уже давно тесно сотрудничают с целью адаптации ядра Efficeon с учетом особенностей 90-нанометрового техпроцесса Fujitsu. 90-нанометровый Efficeon ожидается в середине 2004 года. Он, как и его 0,13-микронный аналог, будет представлять собой 256-разрядный VLIW-процессор, способный за такт выполнять девять 32-разрядных операций, но потребляемая мощность при этом не превысит семи ватт. В процессор будут встроены интегрированный северный мост и "продвинутый" графический процессор на шине AGP. Собственно говоря, по сравнению с предшественниками обещаются три значительных нововведения, заключающиеся в поддержке следующих технологий: 400 МГц шины HyperTransport, AGP 4х (раньше использовалась только PCI) и памяти DDR400. Ожидаемая рабочая частота процессора - около 1 ГГц или выше. Применяться он будет, в основном, в 12- и 14-дюймовых ноутбуках, бесшумных компьютерах и блейд-серверах.

• Консорциум производителей полупроводниковых изделий X Initiative объявил о выпуске фирмой Toshiba первых действующих образцов микросхем, выполненных с использоваием новой Х-архитектуры и 90-нанометрового техпроцесса. За это достижение компании Toshiba тут же была вручена награда X Architecture Pioneer. Если 90-нанометровым техпроцессом на этой неделе уже никого не удивить, то X-архитектура представляет собой нечто действительно новое: современные чипы выпускаются, в основном, с использованием ортогональных соединений между элементами микросхемы по схеме Manhattan. X Architecture позволит использовать диагональные соединения, и за счет этого существенно уменьшится число необходимых соединений между слоями металлизации, увеличится скорость работы чипа, снизятся расход энергии и себестоимость производства. Чипы были произведены на фабрике Toshiba с использованием стандартного оборудования и стандартных материалов. X Architecture позволила сократить общую длину проводниковых соединений в чипе на 14% и количество соединений между слоями - на 27%. Ожидается, что новая технология войдет в широкое применение в 2004 году. На данный момент планируется ее применение для 130-, 90-, 65- и 45-нанометровых техпроцессов. Разработка Toshiba, скорее всего, только первая ласточка: в консорциум X Initiative входят около 50 компаний, а значит, в ближайшем времени следует ожидать множества подобных анонсов.

Нанокомпьютеры и сети

• Германские исследователи экспериментируют с вычислениями на компьютере, оснащенном MRAM (magnetic random access memory). Так как технология MRAM позволяет управление ее конфигурацией, вычислительные схемы, формируемые в ней, способны перенастраиваться "на лету" для оптимизации работы конкретных приложений.

• Американские исследователи соткали ДНК в сеть, способную расширяться и сокращаться. Подобные устройства могут использоваться в качестве нанофильтров или в биологических сенсорах. Кроме того, переключаемая сеть ДНК может включать и выключать наноустройства в нанокомпьютерах будущего, изменяя расстояние между ними. В сенсоре, содержащем группу белков, которые ловят другие биологические молекулы, это устройство может запускать и останавливать процесс, наполняя и опустошая полости в молекулах-сенсорах. ДНК – идеальный рабочий материал для нанотехнологий. Ее можно запрограммировать складываться в заранее определенные формы. Хао Янь из университета Дьюк (США) сделал свою решетку переключаемой, встроив в некоторые цепочки секции ДНК, способные удлиняться и сокращаться. Каждая из этих секций представляет короткий сегмент двойной ДНК, прерванный небольшой петлей, образованной одной из цепочек – вздувающейся и обворачивающейся вокруг самой себя. Эта петля может расправиться при контакте с "топливом" – маленьким кусочком одинарной цепочки ДНК. "Топливо" отводит в сторону тот сегмент ДНК который удерживал вместе обе стороны петли, давая ей возможность расправиться. Вторая короткая одинарная самовнедряющаяся цепочка ДНК открывает петлю. Таким образом фрагмент ДНК удлиняется примерно на 6,8 нанометров. Процесс можно обратить вспять с помощью еще двух кусочков ДНК – первый обнаруживает внедрившийся фрагмент и позволяет петле заново образоваться, а второй надежно скрепляет обе стороны петли, возвращая ей начальное положение.

Программное обеспечение

• На ICMNE 2003 московская компания Kintech представила программный пакет Chemical Workbench для моделирования, оптимизации и дизайна химичеких процессов, реакторов и технологий. Программа включает в себя обширную базу данных тысяч химических компонентов и реакций, имеет удобный графический интерфейс и работает под Windows.

• Zyvex Corporation представила Zyvex MEMulator™ Software - программный пакет для 3D воксельной эмуляции микроэлектромеханических систем, их разработки, создания моделей и виртуальных прототипов микросистем. Это ПО можно существенно сэкономить время при разработке МЭМС, исключив этап физического тестирования и изготовления прототипов.

НЭМС

Наносенсоры

• 3D-микроакселерометр, которым будут комплектоваться винчестеры для ноутбуков ThinkPad серий R50 и T41, позволит значительно снизить риск разрушения магнитного покрытия жестких дисков, когда компьютер роняют или пинают ногами. Технология, разработанная в IBM, называется Active Protection System (APS). Компания настолько гордится изобретением своих инженеров, что предпочитает сравнивать систему с автомобильными надувными подушками безопасности, которые, как известно, значительно сокращают риск гибели пассажира в случае столкновения с препятствием даже на значительных скоростях. Принцип работы системы состоит в том, что микрочип, оснащенный APS, постоянно отслеживает разнонаправленные ускорения, которым подвергается ноутбук. Как только ускорение превышает заранее установленное значение, чип примерно за десятую долю секунды "паркует" считывающую головку, предотвращая, таким образом, ее столкновение с магнитным покрытием диска. По мнению Джо Дориа, отвечающего в IBM за линию ThinkPad, компьютер, оснащенный APS способен выдержать вчетверо большую перегрузку, чем обычный ноутбук.

Наноманипуляторы

• Используя фундаментально новые технологические решения, команда исследователей из MIT создала HexFlex Nanomanipulator - машину для сборки наноразмерных устройств, превосходящую конкурентов не только по функциональности, но и по цене.

Нанооптика и фотоника

• Ученые из Sandia National Laboratories стремтся использовать квантовые точки как менее энергоемкую альтернативу современным флюоресцентным лампам и лампам накаливания. Lauren Rohwer и ее коллеги в Albuquerque, N.M., разработали инкапсулированные нанокристаллы, которые могут быть интегрированы в коммерчески производимые светодиоды белого свечения. Нанокристаллы будут поглощать невидимый свет излучаемый диодом и переизлучать его в видимом диапазоне.

• Omron Corporation (Киото, Япония) анонсировала "hybrid integration technology", заключающуюся в использовании массивов нанопризм для достижения трехкратного увеличения контрастности экранов по сравнению с применением обычных методами обработки прямого света. Эта разработка позволяет уменьшать количество светодиодов в устройствах, снижая тем самым их энергопотребление и увеличить контрастность мониторов ноутбуков, телефонов и КПК.

Производство наносистем

Приборы и инструменты

• На ICMNE 2003 компания NT-MDT представила ряд своих новых разработок, в том числе сканирующий зондовый микроскоп для исследования крупных образцов (например, CD или DVD-дисков) Solver LS, спектральный сканирующий конфокальный микроскоп Nanofinder, позволяющий сканировать трехмерные прозрачные образцы и исследовать структуру, состав, плотность и напряжения в непрозрачных с разрешением 200 нм в объеме 100 х 100 х 30 мкм. А также специализированный СЗМ Solver BIO для биологических исследований и АСАМ - атомно-силовой акустический микроскоп - уникальный инструмент для качественного и количественного анализа эластических свойств различных материалов. АСАМ построен с использованием пьезоэлектрических преобразователей, заставляющих вибрировать поверхность образуа с частотой от 10 кГц до 2 МГц. Вибрация передается скользящему кантилеверу, и фиксируется четырехсекционным фотодиодом со встроенным усилителем.

• Zyvex Corporation анонсировала новые инструментальные средства: Zyvex Dried Film™ (ZDF), Zyvex Microgrippers, Zyvex NanoSharp™ Probes, и программное обеспечение Zyvex MEMulator™ Software. Zyvex Dried Film™ - новое слово в производстве углеродных наноструктур в больших объемах. Zyvex Dried Film (ZDF) убирает все «узкие места» в производстве углеродных нанотрубок, открывая при этом множество новых их применений. Эта патентированная технология рассеивания и задерживания углеродных нанотрубок в обычных растворах с непревзойденной концентрацией и дисперсией. ZDF растворяется в обычных органических растворах и легко перемешивается с различными материалами, создавая новые композиты. “ZDF – это просто начало серий инноваций на рынке наноматериалов”, заметил James Von Ehr, глава Zyvex. “Наш взгляд на текущие и будущие исследования и их внедрение в промышленность заставляет Zyvex разрабатывать успешные конкурентноспособные продукты для коммерциализации нанотехнологий”. Zyvex Microgrippers и NanoSharp™ Probes - новейшие представители семейства Zyvex в области микро- и наноманипуляторов, которые характеризуются гибкостью, эффективностью, блочным исполнением, которое совместимо со сканирующей электронной микроскопией (SEM), трансмиссионными электронными микроскопами (TEM), системами ионно-лучевого фокусирования (FIB), и оптическими микроскопами. Коммерчески успешный продукт Zyvex - S100 Nanomanipulator System разработан с системой модульной замены носителей образца и структуры внутри устройства; используя наноманипулятор совместно с инструментом NanoEffector™ получаем экспериментальную станцию для исследования мезо-, микро-, нано-, или молекулярных структур. Патентованный инструмент Zyvex microgripper - активная микромашинная кремниевая структура для микро- и наноисследований. Рабочий инструмент захвата (tip) размерами 50 микрометров, что позволяет манипулировать микрокомпонентами размером от 500 до 1 микрометра. Zyvex NanoSharp Probes позволяет облегчить исследования и разработку электрических и механических систем на наноуровне. Непосредственные пробы позволяют исследователям манипулировать одностенными и многостенными нанотрубками и наночастицами. Инструмент Zyvex NanoSharp Probes имеет радиус зонда (tip radius) менее 10 нанометров. Используя в разработках НЭМС Zyvex’s S100 Nanomanipulator System, инструмент NanoSharp probes может быть использован для изучения электрических характеристик места соединения двух нанотрубок. Вся эта продукция Zyvex направлена на обеспечивание гибкого, автоматизированного производства на микро- и наноуровнях.

• Исследователи из Германии и Stanford University создали новый низкотемпературный атомно-силовой микроскоп, способный обнаруживать "скрытые" атомы.

Ассемблеры и самосборка

• Ученые из University of Wisconsin продемонстрировали технологию, которая может позволить электронным устройствам собираться автоматически и самостоятельно, открывая производителям полупроводников путь к массовому производству высококачественных и недорогих наночипов с элементами шириной в несколько молекул, примерно в десять раз меньшими, чем в современных чипах. "Только для устройств хранения данных, это может означать компьютер с 4 Тб памяти," сказал Juan de Pablo, участник исследовательской группы.

Биотехнологии

Наномедицина

• Физики Eric Mazur из Гарвардского Университета и его коллеги, разрезав внешнюю клеточную мембрану, удалили отдельную митохондрию – «энергетическую» органеллу клетки, оставив окружающее содержимое клетки неповрежденным, и перерезали нервные окончания, подходящие к клетке, сохраняя при этом ее жизнеспособность. Это событие положило начало лазерной нанохирургии. "Это микроскопическая операция по типу операций Джеймс Бонда", сказал член исследовательской группы Donald Ingber, клеточный биолог из Гарварда. "Лазер оперировал солнечной температурой в течении одной квантиллионной доли секунды в очень маленьком пространстве". Группа разработала технологию производства миниатюрных точек на стекле для использования их в устройствах хранения данных. Mazur представил результаты их клеточной хирургии на конференции «Frontiers in Optics», прошедшей в Аризоне на этой неделе. Лазер работал внутри живой клетки, не убив ее, и не нарушив ее работоспособности. Свет был сверхточно сфокусирован с помощью микроскопа в точку размерами нескольких сотен нанометров. Существующие методы манипулирования клеточными компонентами (с помощью фокусированного света или магнитных полей) имеют меньшую точность, чем разработанный исследователями. "Это будет хороший инструмент для исследования клеточной структуры», сказал Paul WisemanMcGill, биолог из McGillUniversity. С таким инструментом, как он надеется, можно будет детально изучить структуру некоторых филаментов (входящих в состав скелетных и других мышц) и понять, как они взаимодействуют. Клеточная хирургия может также оперировать целых животных. Несколько месяцев назад, Гарвардская команда начала работу с крошечным червем Caenorhabditis elegans. «Обрезав» один из нервов животного они лишили червя обоняния. Лазеры, в общем, часто используются в хирургии. В будущем, лазерные скальпели смогут разрезать внутренние ткани пациента без выполнения дополнительных разрезов, т.е. не вторгаясь напрямую в тело, заявил Mazur. Или же станет возможным удаление раковых клеток, надеется Wiseman. На сегодняшнее время, раковые опухоли диагностируют в стадии, когда они слишком велики для подобной лазерной операции, но исследователи надеются, что методы диагностики улучшатся. "Если можно будет детектировать отдельные раковые клетки среди других, то можно будет говорить о направленном их уничтожении с помощью новой технологии", заявил Wiseman.

Генетика и клонирование

• Начались работы по Human Epigenome Project - первому в истории проекту по составлению карты химических изменений, включающих и выключающих человеческие гены. Он поможет выявить важнейшие связи между генами и здоровьем человека.

• В начале января Genome Institute of Singapore планирует начать выпуск нового генетического чипа, позволяющего диагностировать грипп, лихорадку денге и атипичную пневмонию на ранней стадии в течение 5 минут. Чип представляет собой небольшую полимерную пластинку размером с монетку, на которую нанесены все реагенты для иммунологического анализа биологических сред на содержание различных вирусов. На него наносится капля мокроты или крови пациента, после чего по изменению его цвета определяется, каким именно вирусом заражен больной. Грипп и атипичная пневмония (SARS) имеют сходные симптомы на ранней стадии развития, поэтому необходима точная диагностика, чтобы вовремя оказать медицинскую помощь. Проблема определения респираторных заболеваний стала особенно остро после эпидемии SARS, которая унесла жизни 800 человек по всему миру, включая 33 сингапурца.

• Ученые Пенсильванского Университета нашли новый способ повысить выживаемость клонированных эмбрионов млекопитающих. Оказалось, что если два генетически идентичных клонированных зародыша мыши комбинировать в один единый организм, то такой эмбрион с большей вероятностью доживет до рождения. "В стадии бластоциста – на ранней эмбриональной стадии еще до закрепления зародыша в матке, клоны мыши имеют намного меньшее число клеток, по сравнению с обычными зародышами, образовавшимися в результате естественного оплодотворения (по митозу)", сказал один из авторов исследования, доцент биологии К. Джон Маклоглин. "Когда мы объединили двух клонов на этой стадии с четырьмя клетками, эмбрионы показали значительное повышение своей жизнеспособности, причем намного большее, чем ожидалось от простого объединения их частей." Несмотря на успешное клонирование овец, свиней, кошек и крысы, клонирование млекопитающих остается неэффективным. Из каждых 100 клонированных мышей, примерно одна доживает до рождения. Исследователи обнаружили, что когда такие комбинированные эмбрионы были помещены в матки мышей-носителей, общая выживаемость клонов подскочила на 8 процентов. Клонирование требует точного генетического перепрограммирования ядра, вставленного в удаленную яйцеклетку. Это ядро должно оставить свою прежнюю генетическую программу и принять генетический профиль эмбрионального ядра. Если этого не произойдет, гибель эмбриона неизбежна. Это исследование косвенно подтверждает, что каждый клонированный зародыш фактически отличен и что перепрограммирование все равно является случайным процессом. Всегда казалось, что два эмбриона, которые являются эпигенетически различными, могут положительно взаимодействовать и дополнять друг друга, чтобы исправить временную и пространственную экспрессию генов в клетках друг друга. Этот тип взаимодействия по теории мог иметь место, но не был явно очевиден, и мог лишь проявиться в ходе данного исследования. Маклоглин и его коллеги не могут пока точно объяснить причины, по которым комбинирование клонированных зародышей повышает выживаемость общего эмбриона, хотя есть версия, что комбинирование помогает компенсировать дефицит стабильной генетической информации в клетках за счет сторонних. "Генетическое перепрограммирование клонированного эмбриона никогда не происходит со 100-процентной точностью", сказал Маклоглин. "Однако, группа генов, которая не в состоянии повторно дублироваться должным образом, отличается по каждому индивидуальному зародышу, означая тот факт, что каждый зародыш, который вносит вклад в общий организм эмбриона, может помочь сгладить недостатки другого. Объединяя клонированные зародыши, можно создать эмбрион, который почти на 99 процентов дублирует материнский организм, а не на 90 процентов, как сейчас при клонировании обычными методами."

Стволовые клетки

• Во взрослом сердце обнаружены недифференцированные стволовые клетки. В экспериментах на животных подобные клетки, после изоляции и трансплантации в ишемизированное сердце, обеспечивали регенерацию нормально функционирующего миокарда. Доктор Piero Anversa и его коллеги (Нью-Йоркский Колледж Медицины, Valhalla), изучая с помощью микроскопии строение миокарда взрослых крыс, обнаружили клетки, не экспрессирующие маркеры Lin (Lin-), но несущие маркеры стволовых клеток (c-kit-POS). Подобные клетки встречались с частотой 1 на каждые 10 000 миоцитов. После выделения клеток Lin- c-kit-POS оказалось, что они не содержат маркеров миелоидного, лимфоидного или эритроидного ростков. Дальнейшие эксперименты in vitro показали, что эти клетки были "самообновляющимися, клоногенными и мультипотентными. Для изучения регенеративного потенциала этих клеток, авторы инъецировали 100 000 клеток Lin- c-kit-POS в две области миокарда на границе с зоной инфаркта. К 20-му дню эти клетки обнаруживались по всей зоне инфаркта, но не в исходно здоровом миокарде. У животных, которым подобная инъекция не проводилась, зона инфаркта охватывала к 20-му дню до 70% площади левого желудочка. В другой группе инъекция стволовых клеток привела к уменьшению размеров зоны инфаркта до 48% (р<0.001). После пересадки клеток инфарцированная стенка левого желудочка вновь обрела способность сокращаться; фракция выброса увеличилась. По расположению мелких миоцитов, капилляров и артериол регенерировавший миокард напоминал сердечную мышцу в периоде новорожденности. Мультипотентность клеток Lin- c-kit-POS подтверждалась повторным "лечением" инфаркта клетками соответствующего клона, когда были получены аналогичные положительные результаты. "Существование миокардиальных стволовых клеток опровергает взгляд на сердце как на окончательно дифференцированный орган, без способности к ауторегенерации", заключают исследователи. Более того, полученные данные открывают уникальные возможности восстановления сердечной функции без пересадки чужеродных клеток.

Нейрология и науки о мозге

• Сотрудники Чикагского института реабилитации открывают новые перспективы по применению нервных сигналов, идущих к конечностям, в том числе управление инвалидными колясками и даже компьютерной мышью без помощи рук. Доктор Тодд Кукин и чикагские врачи с успехом используют нервные окончания ампутированных рук пациентов для управления искусственной рукой. Эта идея возникла давно, но в практике, таким образом, еще не применялась. Некоторые исследователи использовали электроды, имплантированные в мозг или в череп, тогда как другие экспериментировали с детекторами за пределами тела. Но основная идея нейронных устройств - создание связи между мозгом и внешним объектом, который должен быть перемещен.

• Создана мельчайшая аккумуляторная батарея для искусственных нейронов. Малый ее размер позволяет врачам использовать минимум инвазивных технологий при имплантации искусственных нейронов, снижая риск хирургических травм и инфекции. Зарядка батареи осуществляется бесконтактно, внешним электрическим полем, что позволяет хирургам не тревожить однажды вживленные имплантанты.

Смежные отрасли

Интерфейсы

• Технология vOICe, разработанная компанией Philips, позволяет трансформировать визуальный ряд в сложные звуковые "ландшафты". Приборчик, с помощью которого слепые обретают новое зрение, состоит из портативной видеокамеры, носимого компьютера и пары наушников. Изображение, полученное видеокамерой, практически мгновенно оцифровывается компьютером и преобразуется в набор звуков, которые затем передаются на наушники. Несмотря на всю сложность получающегося на выходе звукового потока, процесс обучения "звуковому зрению" занимает не больше недели. Что характерно, прибор, стоимостью всего 2500 тысяч у.е. по прейскуранту, позволяет не только более-менее ориентироваться в пространстве, но и отличать, например, компакт-диск от флоппи-диска. Программное обеспечение для vOICe (заглавные буквы означают "Oh, I See!") предоставляется бесплатно. По мнению разработчика системы Dr Peter Meijer, в итоге обладатель такой системы сможет видеть почти "по-настоящему". Человеческому мозгу, по большому счету, без разницы, по каким каналам поступает информация об окружающей среде, через глазной нерв или посредством барабанной перепонки: ему гораздо важнее ее содержимое. В конце концов, "изображение", транслирующееся с сетчатки глаза посредством глазного нерва, это ничего не значащий набор нервных импульсов, который превращается в "картинку" лишь после того, как его должным образом обработает мозг. Компания Blue Edge Bulgaria уже разработала упрощенную версию устройства, позволяющую использовать в качестве источника звука мобильный телефон Nokia 3650, оснащенный примитивной цифровой видеокамерой.

• Компания Irvine Sensors Corporation добилась впечатляющих успехов в миниатюризации системного блока для компьютера - он достигает в длину и ширину около 1 дюйма (2,54 см), а в высоту - около половины дюйма. Достичь такой плотности компонентов удалось за счет использования технологии Neo-Stacking - собственной запатентованной разработки корпорации Irvine Sensors. В состав системного блока входит 32-битный процессор StrongARM с тактовой частотой 206 MГц, оперативная SDRAM-память на 1024 Мб, 16 чипов флэш-памяти объемом 8 Гб (вместо винчестера), а также обычные для любого компьютера интерфейсы - USB, UART, IrDA, SSP, PS/2, аудио- и видеовходы. Его операционная система позволяет использовать обычные программные продукты. Системный блок имеет разъемы для подключения ЖК-дисплея, мыши, клавиатуры. Джон Карсон (John C. Carson), президент Irvine Sensors, заявил, что компьютер разрабатывался, прежде всего, для военных применений. Однако со временем, по его мнению, спрос на подобные изделия будет возрастать, цена на них упадет, и они станут доступными для массового потребителя.

Робототехника

• В России создана первая пара гуманоидных роботов - АрнЭо и АрнЭя. Первый и единственный российский гуманоидный робот был представлен этим летом в Санкт-Петербурге на выставке "Международный военно-морской салон 2003". "Андроидные Роботы Новой Эры" или АрнЭо - разработка инженеров компании "Новая ЭРА", предприятия со стопроцентно российским капиталом. На выставке робот представлен в двух экземплярах - кроме самого АрнЭо, подобно Еве из адамова ребра на свет произведена его механическая "подружка", которую назвали АрнЭя. Разработкой робота инженеры компании и студенты технических вузов Петербурга занимались два года - ровно с того дня, когда в предприятии был создан сектор робототехники. Андроиды умеют разговаривать - задавать и отвечать на вопросы, ходить и ориентироваться в пространстве, осязать и махать руками. Это, конечно, гораздо меньше того, что умеют их коллеги-"японцы", однако стоит учесть, что АрнЭо и АрнЭя - самое первое поколение российских роботов. Для сравнения: самый совершенный на сегодняшний день Asimo пережил уже 11 перерождений. Пока российские роботы умеют работать только по заданной им программе - об автономной деятельности говорить еще рано. Однако даже столь ограниченные возможности не помешали роботам АрнЭо занять 11 место (среди более чем 100 участников) на футбольном соревновании среди андроидов RoboCup 2003. В разработку прототипов было вложено около $1 млн. за пару. При нынешнем положении науки в России такое капиталовложение можно назвать экстраординарным. При этом Геннадий Локотков, генеральный директор "Новой Эры", заверяет, что "за андроидами будущее", и на создание еще пяти андроидных роботов до 2013 года будет инвестировано еще $10 млн.

• Робот-андроид ASIMO (Advanced Step in Advanced Mobility) открыл рабочий день на Нью-Йоркской бирже, исполнив ритуальное действие, а именно - позвонив в колокольчик. Не бог весть что, однако биологической эволюции для создания прямоходящего существа, способного на такое, потребовалось несколько миллионов лет. По сравнению с человеком машина медлительна до неповоротливости. Но дальнейшее развитие андроида сдерживается не столько проблемами управления - эффективно запрограммировать производительный процессор, или хотя бы подключиться к удаленному суперкомпьютеру, в наше время - не проблема. Нужны быстрые и мощные движители, сравнимые с мышцами животного по скорости и точности реакции на управляющий сигнал. В следующем месяце несколько дюжин механических "хищников" и "жертв" будут выпущены в подготовленную среду обитания в Magna Science Adventure Centre в Ротерхэме, что на севере Англии. Роботы, запрограммированные только базовыми инстинктами самосохранения, должны будут быстро научиться питаться и размножаться, чтобы выжить. По замыслу профессора Ноэла Шарки - демиурга этого кибернетического "затерянного мира", роботы-"жертвы" будут "питаться", т.е. заряжать аккумуляторы, "деревьями" (источниками света), разыскивая их с помощью сенсоров. "Хищники" тоже прохлаждаться не станут. Их питание зависит от того, смогут ли они поймать "жертву", обездвижить ее, а затем ввести электрод-коготь в специальный разъем на теле травоядного робота для того, чтобы получить доступ к его аккумуляторам. Робомир будет тонко сбалансирован подобно натуральным экосистемам. Например, если "хищники" окончательно озвереют и уничтожат "жертв", то и сами вскоре погибнут. "Мозг" роботов - 32-разрядные микропроцессоры Hitachi 7045 SH2. Принцип управления машинами - нейронные сети. Информация, получаемая от сенсоров, позволяет электронным тварям не только ориентироваться в пространстве, но и распознавать "жертв" и "хищников" по их инфракрасным меткам. Победивший в ходе эволюции робот получит право произвести потомство. Каждая особь имеет набор искусственных генов, используемых при построении ее нейронной сети, и отпрыск роботов получает случайную комбинацию генов родителей. В этой связи вспоминается двухлетней давности эксперимент Стюарта Уилкинсона из университета американского города Тампа. Уилкинсон создал гастроробота, которому вместо батареек нужна биологическая пища, а именно - мясо (машину кормили слизняками). Машина, сочетающая технологии ASIMO, роботов Шарки и гастророботов уже смогла бы побороться за свое существование в естественных условиях дикой природы нашей планеты.

Суперкомпьютеры

• В августе 2004 года в Китае будет создан еще один суперкомпьютер "Nanking Star", способный выполнять 5 трлн. операций в секунду. Этот компьютер будет оснащен самым быстродействующим микропроцессором, обеспечивающим высочайшую скорость проведения операций. Об этом совместно объявили Nanking University, Intel и IBM. Суперкомпьютер спроектирован сотрудниками Научно-вычислительного Института при Nanking University и изготовляется IBM на базе 800 процессоров Intel с частотой 3,06 ГГц.

Новости проекта

Мероприятия

• Конференция ICMNE в Липках прошла успешно, но к сожалению, по техническим причинам, я (А.О.) успел приехать в Звенигород только утром 10 октября, то есть за 2 часа до отъезда участников. Однако за эти два часа удалось раздобыть неплохую стопку печатных материалов и обменяться визитками со многими участниками конференции. Чтобы не нарушать структуру обзора, мы разместили полученные сведения и новости в соответствующих тематических рубриках этого номера.

Новости сайта

• В связи с возрастающим объемом поступающей информации, мы изобретаем все новые способы ее эффективной обработки. Этот, четвертый, выпуск аналитического обзора содержит гораздо больше информации, чем первый, она лучше структурирована и синтезирована из разнородных источников. Практическая разработка технологий эффективного скоростного анализа событий в высокотехнологичном бизнесе является одной из исследовательских программ МНО.К следующему выпуску публикация сообщений на сайте и в рассылке будет автоматизирована, что приведет к радикальному изменению структуры и функционирования сайта. Поэтому просим быть внимательными при отправке и публикации ссылок на размещенные на сайте материалы - адрес некоторых материалов может измениться.