Moderní získávání surovin využívá nanomateriály různými způsoby. Najdete je v elektronických zařízeních, robotice, moderních kompozitech, lécích, senzorech, letectví, biotechnologii a hnojivech. Jejich přítomnost však nebude nikde vidět více než v počítačích nové generace.
Je to díky jejich vynikajícím vlastnostem elektrické vodivosti a neuvěřitelně malé velikosti, což znamená, že vědci se stále více zaměřují na nanomateriály, které mohou překonat standardní silikonové suroviny.
Jak uvádí vědecký časopis Phys.org, „... nanotrubice, nanorody a nanowire s různou velikostí, strukturou a chemickým složením byly úspěšně syntetizovány pro různé aplikace v mechanických, elektromechanických, elektrických a optoelektronických zařízeních.“
Časopis však pokračuje upozorněním na výzvu, kterou tyto malé komponenty vytvořily. Říká, že „… čím menší se nanomateriály stávají, tím těžší je pro ně, aby zvládaly teplo vytvářené během zpracování informací.“
Tento problém lze vyřešit jedním ze dvou způsobů; omezení výpočetního výkonu nebo zvýšení výkonu chladicích zařízení.
Dosahujeme však fyzických limitů toho, co je možné se současnými surovinami.
"Standardní způsoby, jak překonat tuto patovou situaci," poznamenává Mimoun El Marssi z Université de Picardie Jules Verne ve Francii, “ nedokáží udržet tempo. “
Limit je založen na Boltzmannově tyranii, problému, který se stal hlavní výzvou pro nanoelektroniku.
Jak vysvětluje web Berkeley, „… trend směrem k miniaturizaci a zvýšené funkci je ohrožen fyzickými požadavky na tranzistory pracující v nano měřítku. I když lze drobné spínače stále zmenšovat, množství energie, kterou potřebují při zapnutí a vypnutí, lze snížit jen omezeně. Tento limit se často nazývá Boltzmannova tytanie. Protože musí být napájeny neredukovatelným množstvím elektřiny, ultralehké tranzistory, které jsou příliš těsně zabaleny, nemohou odvádět teplo, které vytvářejí, takže hrozí samovznícení. “
Nyní jsou hranice současné výpočetní technologie překonány vytvořením permanentního statického „negativního kondenzátoru“, což bylo zařízení považované před deseti lety za nemožné.
"Kapacita je schopnost materiálu ukládat elektrický náboj," vysvětluje zpráva z Berkeley. "Obyčejné kondenzátory - které se nacházejí prakticky ve všech elektronických zařízeních - ukládají náboj, protože na ně působí napětí." Nový jev má paradoxní odezvu: když se přivedené napětí zvýší, náboj klesne. Proto jeho jméno, negativní kapacita. “
„Záporná kapacita je jedním z nejdůležitějších nedávných vývojů ve snižování spotřeby energie v nanoobvodech a řešení problémů s přehříváním, které omezují výkon konvenčních výpočetních obvodů,“ říká Valerii Vinokur, výzkumný pracovník Národní laboratoře USA Argonne National Laboratory, který spolupracoval na objevu. "Na základě tohoto výzkumu vyvíjíme praktickou platformu pro implementaci ultra-nízkoenergetických zařízení pro zpracování informací."
Tím se dramaticky zlepší účinnost budoucí elektroniky a umožní vytvářet menší zařízení, s nižší spotřebou energie, rychlejší výpočetní technikou a větším ukládáním dat.
Díky tomu bude výpočetní technologie stát na pokraji nového věku; ten, kterému dominují nanomateriály.
Dosažení tohoto cíle bude vyžadovat další výzkum v oblasti nanomateriálů, stejně jako práce uvnitř odvětví na zlepšení výrobních metod a snížení nákladů.
Možná si budete chtít přečíst více o tomto tématu, jako například: Staré Noviny Vytvářejí Ideální Povrch pro Výrobu Nanotrubic a Carbon Nanotube Electric-Lepidlo je Průlomem v Micro Elektronice.
Vládní výzkum bude hrát také důležitou roli. Například projekt ENGIMA, financovaný EU, byl zřízen s cílem prozkoumat, „… vztahy mezi strukturou a vlastnictvím ve zpracovaných multifunkčních materiálech s nanostrukturami,“ uvádí webová stránka Evropské komise. Dodává, že „[ENGIMA] se zaměřuje na to, jak efektivně přerozdělovat elektřinu v malých měřítcích, využívat průlomů v nanotechnologiích, které otevírají nové možnosti a aplikace považované teprve před několika lety za nemožné“.
Pokud budou vládní iniciativy, soukromý výzkum a univerzity pokračovat v dosahování takových průlomů v oblasti nanotechnologií a elektroniky, stanou se nanomateriály stále důležitější součástí našeho života. Stejně jako křemík přinesl novou éru objevu a navždy změnil náš svět. Měli bychom tedy očekávat, že nanomateriály a nanotechnologie budou formovat naši budoucnost.
Fotografický kredit: Futuremarketsinc, Worldenergy, Azom, a Corlamlabs
