1

Тема: Электронные устройства

Сверхяркие светодиоды. Чего ждать миру от этого изобретения?

http://44kw.com/sites/default/files/imagecache/post-teaser-image/5mm_helmet_led[1].JPG

По мнению профессоров политехнического института Ренсселера - Кима и Шуберта, создателей сверхярких светодиодов, это их изобретение по настоящему перевернёт весь мир в самое ближайшее будущее. Два триллиона долларов, именно столько, должны сэкономят землянам новые светодиоды в ближайшие 10 лет, конечно, если они будут повсеместно внедряться.

Что это значить? Например, в энергетических единицах экономия выразится в астрономическую цифру 18,3 тераватт-часа электроэнергии. И это позволит сэкономить, почти, миллиард баррелей нефти или энергию 280 среднестатистических электростанций.

Сегодня их широкому внедрению мешают, довольно высокие цены на светодиоды. Но, в самое ближайшее время, новейшие разработки в области светодиодов должны, просто, взорвать мир техники. Это приведёт не только количественным, но качественным изменениям в жизни всего человечества. Например, вскоре, освещение квартир и городов приведёт к экономии электроэнергии в 13-17 раз.

Для иллюстрации эффективности осветительных приборов ученые из Ренсселера приводят такой пример: хорошие лампы накаливания выдают эффективность 16 люмен на ватт, компактные флуоресцентные - 64 (то есть разница, как видим, четырехкратная), длинные трубки дневного света - 80.

В 2012 году американская компания Cree, один из лидеров в области производства светодиодов, сообщила о создании прототипа диода белого светодиода с эффективностью в 161 люмен на ватт, что в десять раз выше, чем у среднестатистической лампы накаливания! Между тем серийные светодиоды "осветительного" класса от разных компаний уже перешагнули за порог в 100 люмен на ватт.

Теория же утверждает, что предел для светодиодов определён как 320 люмен на ватт. При этом в ближайшие год-два, будет, достигнут параметр, в 213 люмен на ватт. Что как видим, уже в более чем 2 раза превосходит самые эффективные из современных ламп дневного света.

Вроде выгодность светодиодов по сравнению со всем остальными видами ламп очевидна. Остаётся решить главный вопрос с ценой. Но и в этом направлении наука движется семимильными шагами.
Для того что бы понять как и когда снизится цена на светодиоды нужно, для начала, выяснить, почему же на них цена столь высока? Сегодня белые светодиодные светильники делают по двум технологиям: либо ставят рядом три крошечных светодиода с красными, зелеными и синими лучами, получая "псевдобелый" свет; либо берут светодиод, выдающий ультрафиолетовый (иногда - голубой) поток, и покрывают его слоем люминофора, преобразующего это излучение в белый свет, более-менее близкий к природному.

Первый вариант, вроде бы, уже доказал свою тупиковость. К тому же, псевдобелый не то же самое что природный белый свет. При втором подходе всё упирается в стоимость люминофора в состав, которого входят иттрий и церий.
Но совсем недавно физики из Дюка сделали важно открытие, которое в ближайшем будущем существенно снизит стоимость люминофора. Они открыли новое покрытие состоящее из порошка оксида цинка с добавкой в серы.

Если сформировать правильную наноструктуру из этого покрытия, то оно эффективно трансформирует ультрафиолет в очень яркий и чистый белый свет. При этом в выходном излучении белый компонент оказывается в 1000 раз ярче ультрафиолетового.

Так что, светодиодная революция уже не за горами.


http://44kw.com/blogs/household/1869-sv … obreteniya

Поделиться

2

Re: Электронные устройства

Графеновая электроника – чудо 21 века

http://44kw.com/sites/default/files/imagecache/post-teaser-image/grafen[1].jpg

В статье рассказывается о перспективах применения графена и углеродных нанотрубок в микроэлектронике.

Слушая глубокомысленные рассуждения государственных чинов о необходимости развивать нанотехнологии, невольно удивляешься нелогичности их поступков: на оборону выделяются средства, несравнимые с бюджетом науки. Притом, что сейчас деньги, вложенные в научные исследования, позволят не только радикально изменить жизнь людей, но и вплотную подойти к решению проблемы бессмертия человека.

Говоря о нанотехнологиях, в первую очередь приходят на ум открытие графена и углеродных нанотрубок. Именно с ними связывают ученые прорыв в области электроники и фармакологии в 21 веке. Создание квантовых компьютеров, систем считывания сигналов на клеточном уровне, нанороботов для лечения организма – это только малый перечень открывающихся возможностей. Сейчас эти возможности перешли из области фантастики в область лабораторных разработок.

Особая тема – это микроэлектроника. Современные микропроцессоры и чипы памяти уже преодолевают значение технологических норм в 10 нанометров. Впереди рубеж 4-6 нм. Но чем дальше двигаются разработчики по пути миниатюризации, тем сложнее задачи приходится решать. Инженера вплотную приблизились к физическим пределам кремниевых чипов. Те, кто интересуются современными микропроцессорами, знают, что их быстродействие затормозилось на тактовой частоте около 4 ГГц и дальше не увеличивается.

Кремний является прекрасным материалом для микроэлектроники, но обладает существенным недостатком – плохой теплопроводностью. И с ростом тактовой частоты и плотности элементов этот недостаток становится барьером на пути дальнейшего развития микроэлектроники.

К счастью, сегодня появилась реальная возможность использовать альтернативные материалы. Это графен, двухмерная форма углерода и углеродные нанотрубки, которые являются трехмерной кристаллической формой того же углерода. Уже первые результаты исследований привели к созданию графеновых транзисторов, работающих на частоте до 300 ГГц. Причем, опытные образцы сохраняли свои характеристики при температурах 125 градусов по Цельсию.

История открытия графенового чуда

Самозабвенно разрисовывая в раннем детстве стены комнат простым карандашом, мы не подозревали, что занимаемся серьезной наукой – производим опыты по получению графена. Взбучка от родителей, не оценивших научную ценность экспериментов, многих отвратила от науки, но не всех. В 2010 году двоим россиянам, сотруднику Манчестерского университета (Великобритания) Андрею Гейму и ученому из Черноголовки (Россия) Константину Новосельцеву присудили Нобелевскую премию за открытие графена – новой кристаллической модификации углерода, толщиной в один атомный слой.

Так в чем же состояла заслуга ученых и значение открытия? Для начала разберемся с самим предметом открытия. Графен – это кристаллическая двумерная поверхность (не пленка!) толщиной в один или два атомных слоя. Самое интересное состоит в том, что теоретически графен был «создан» физиками-теоретиками более 60 лет назад для описания трехмерных структур углерода. Математическая модель двумерной решетки прекрасно описывала теплофизические свойства графита и иных трехмерных модификаций углерода.

Но многочисленные попытки создать двумерные кристаллы углерода заканчивались неудачами. «Медвежью» услугу в этих поисках оказали теоретики, которые математически обосновали невозможность существования кристаллических поверхностей. Не верить им было трудно: ведь это были Лев Ландау и Пайерлс – крупнейшие физики- теоретики 20 века.

Они привели неоспоримые математические доводы, что правильные плоские кристаллические структуры неустойчивы, т.к. за счет тепловых колебаний атомы покинут узлы таких кристаллов и порядок нарушится. Ситуацию усугубило то, что в реальных экспериментах теоретические выкладки ученых получали полное подтверждение. Идею синтеза графена надолго забросили.

И только в 2004 году ученым удалось получить, а главное, доказать, что графен – это реальность. Для получения графена использовалась специальная методика химического скалывания графитовых кристаллических плоскостей. Похожие процессы происходят при рисовании карандашом по шершавым поверхностям, но требования к условиям отслоения образцов неизмеримо жестче.

Второй трудностью было доказательство существования графеновой структуры. Как можно наблюдать поверхность толщиной в один атомный слой? Авторы открытия говорят, что если бы не удалось найти способа наблюдения графена, то его не открыли бы до наших дней.

Остроумная методика наблюдения графена заключалась в формировании двумерной кристаллической поверхности на подложке из окиси кремния. А затем графен наблюдали в обычный оптический микроскоп. Правильная кристаллическая решетка графена создавала интерференционную картину, которая и наблюдалась исследователями.

http://44kw.com/sites/default/files/1362136946_13[1].jpg

Перспективы практического применения графена

Открытие графена вызвало реакцию, подобную разорвавшейся бомбы. После десятилетий полной уверенности, что двухмерной модификации углерода не существует, вдруг оказалось, что с помощью достаточно простых процессов его можно получать в неограниченном количестве. Только зачем?

Дело в том, что подобная модификация углерода обладает свойствами, которые, обычно сдержанные ученые, наделяют эпитетами фантастические, чудесные, уникальные. И им можно поверить. Сотни применений этого материала предложены уже сегодня, и каждую неделю появляется информация о новых возможностях графена.

Даже короткий перечень впечатляет: микрочипы с плотностью более 10 миллиардов полевых транзисторов на квадратный сантиметр, квантовые компьютеры, датчики размером несколько нанометров – это только в электронике. А еще аккумуляторные батареи фантастической емкости, фильтры для воды, которые задерживают любые примеси и многое другое.

Особые свойства графена позволяют не только эффективно отводить тепло, но и преобразовывать его обратно в электрическую энергию. Учитывая, что графеновая решетка (плоскость) имеет толщину в один атомный слой, несложно предсказать, что плотность элементом на чипе резко возрастет и может достигнуть 10 миллиардов транзистором на квадратный сантиметр. Уже сегодня реализованы графеновые транзисторы и микросхемы, смесители частоты, модуляторы, работающие на частотах выше 10 ГГц.

Не менее оптимистично относятся разработчики и к применению углеродных нанотрубок в микроэлектронике. На их основе уже реализованы транзисторные структуры, а недавно специалисты IBM продемонстрировали микросхему, на которой было сформировано 10 тысяч нанотрубок.

Конечно, сразу углеродные материалы не смогут заменить кремний в микроэлектронике. Но создание гибридных микросхем, в которых используются преимущества обоих материалов, уже выходит на коммерческий уровень. Не за горами тот день, когда в обычном мобильном устройстве появятся микропроцессоры, вычислительная мощь которых будет превышать производительность современных суперкомпьютеров.

Не стоит думать, что все эти применения – дело отдаленного будущего. В гонку практической реализации научного открытия включились гиганты электронной индустрии - корпорация IBM, Samsung и множество коммерческих исследовательских лабораторий. По мнению специалистов, в ближайшее десятилетие графен станет привычным материалом. А некоторые шутят, что Силиконовую долину в Калифорнии придется переименовывать на Графитовую.

http://electrik.info/main/news/641-graf … -veka.html

Отредактировано CeR (22.04.2013 17:35:01)

Поделиться

3

Re: Электронные устройства

http://www.osp.ru/news/articles/2013/16/13035247/

Космический компьютер следующего поколения

Потребление не более 7 Вт электрической мощности при производительности 24 GOPS (миллиардов операций в секунду) и 10 GFLOPS (миллиардов операций с плавающей запятой в секунду).

Это ошибка ? Как обеспечить банальное охлаждение системы ? Даже если на всё греющееся навесить элементы Пельтье, то всё равно потребление будет больше. Единая жидкостная система охлаждения ? Всё равно не понимаю...

Поделиться

4

Re: Электронные устройства

http://www.dailytechinfo.org/uploads/images8/20130418_2_1.jpg

Миниатюрная инфракрасная камера станет основой приборов ночного видения следующего поколения

В настоящее время вооруженные силы практически всех стран используют приборы ночного видения на основе фотоумножителей, дающие изображение зеленого цвета, которое многие из нас могли видеть в различных фильмах на военную тематику. Несмотря на то, что такие приборы, благодаря современным технологиям, делаются весьма малогабаритными и удобными в использовании, они обладают несколькими отрицательными свойствами. Фотоумножители не могут быстро адаптироваться к резким изменениям уровня освещенности и в некоторых случаях могут ослепить человека, использующего прибор ночного видения.

Альтернативой фотоумножителям являются длинноволновые инфракрасные камеры (long-wave infrared, LWIR), тепловизоры на основе болометрических датчиков, которые используются для получения тепловых изображений. Но такие камеры имеют весьма большие габариты, из-за чего их обычно устанавливают только на военных машинах, летательных аппаратах и на наблюдательных пунктах фортификационных сооружений. Большие размеры камер LWIR и их высокая стоимость не позволяют оснастить приборами ночного видения на их основе каждого отдельного бойца и даже каждое небольшое подразделение. Но в ближайшем будущем это изменится благодаря разработке новой миниатюрной LWIR-камеры с высоким разрешением, изготовление которой обходится значительно дешевле изготовления обычных тепловизоров.

Новая инфракрасная камера была разработана специалистами компании DRS Technologies, Inc., работающей в рамках программы Управлениея перспективных исследовательских программ Пентагона DARPA AWARE (Advanced Wide FOV Architectures for Image Reconstruction and Exploitation). Матрица первого опытного образца новой LWIR-камеры имеет пикселы, размером всего 5 микрон, что делает эту камеру первой в своем роде, размеры пиксела которой в два раза меньше длины волны фотонов, улавливаемых датчиком этой камеры. Все пикселы сформированы на поверхности датчика FPA (focal plane array), разрешающая способность которого равна 1280 на 720 точек, что является весьма высоким разрешением для инфракрасных камер.

Уменьшение размеров пиксела имеет для инфракрасных камер такое же важное значение, как и для обычных малогабаритных камер, к примеру, тех, которые используются в мобильных телефонах. Меньшие размеры пикселов означают меньшие габариты других оптических компонентов, более плотную упаковку компонентов, высокую чувствительность, разрешающую способность и угол охвата датчика камеры. Все это, в свою очередь, позволило исследователям компании DRS Technologies создать малогабаритную, легкую и относительно недорогую LWIR-камеру.

"Специалисты компании DRS Technologies создали три первых полнофункциональных опытных образца малогабаритных LWIR-камер" - рассказывает Нибир Дхэр (Nibir Dhar), координатор программы DARPA AWARE, - "Эти камеры были испытаны и проявили себя замечательно в различных ситуациях, в том числе и в условиях ограниченной дымом и пылью видимости, что может быть использовано для облегчения посадки вертолетов в боевых условиях. Качество и скорость формирования изображений сопоставимы, а в некоторых случаях и превосходят аналогичные показатели других тепловизоров и более дорогих инфракрасных камер с большими габаритами пикселов".

Следует заметить, что в рамках программы AWARE DARPA ведет разработки не только инфракрасных камер, но и любых других портативных и малогабаритных технологий формирования изображений, которые могут быть использованы в военной технике.

http://www.dailytechinfo.org/military/4 … eniya.html

Поделиться

5

Re: Электронные устройства

Американская установка HAARP зажгла небо на высоте 170 километров над Землей

Ученые из исследовательской лаборатории ВМФ США (U.S. Naval Research Laboratory), работающие в подразделении, занятом физикой плазмы  (Plasma Physics Division),  сообщили на своем сайте,  что провели успешный эксперимент, используя установку HAARP (High-frequency Active Auroral Research Program), расположенную на Аляске.

Антенны HAARP, занимающие площадь почти в 20 гектаров, направили в верхние слои атмосферы - в ионосферу- мощное электромагнитное излучение высокой частоты. А оно буквально зажгло небо на высоте 170 километров, создав там стабильное облако плазмы. Тлеющий разряд держался примерно час.

http://kp.ru/f/4/image/83/75/637583.jpg

Плазменное облако, образовавшееся на высоте 170 километров, было в форме шара
Фото: NRL

Плазменное облако, созданное в результате описанного в сообщении эксперимента, было далеко не первым. HAARP генерировал их и прежде. Но впервые удалось достичь рекордной плотности - в  900 тысяч электронов на кубический сантиметр. Это более, чем в два раза плотнее, чем прежде.

Если верить объяснениям, поступившим от Управления передовых исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA), которое заказало исследования, то проводятся они для того, чтобы создать  в атмосфере - ниже природной ионосферы - искусственные плазменные образования, способные отражать радиоволны. Конкретно коротковолновые сигналы. Мол, других целей нет.

Однако далеко не все верят американским военным. И подозревают, что они время от времени используют HAARP как климатическое и тектоническое оружие. По крайней мере, экспериментируют именно в этой области - пытаются вызвать погодные катаклизмы вроде обильных осадков или ураганов, провоцируют землетрясения, воздействуя излучением на ионосферу. Некоторые вообще полагают, что облака плазмы создают для того, чтобы сбивать ими межконтинентальные ракеты противника.

Облако плазмы рекордной плотности появилось 12 ноября 2012 года. Известно об этом стало только сейчас. Можно лишь гадать, имеет ли эксперимент в ионосфере какое-либо отношение к многочисленным погодным аномалиям, случившимся за три месяца. Их "плотность" действительно нарастает.

Тем временем исследовательская лаборатория ВМФ США объявила, что эксперименты по созданию облаков плазму в верхних слоях атмосферы с помощью установки HAARР будут продолжены в 2013 году. Задача сделать их - облака - плотнее и стабильнее. Значит у конспирологов появятся поводы обвинить "американскую военщину" в провоцировании глобальных катастроф.

Я бы добавил :
- и аварийности запусков искусственных спутников других стран.

Отредактировано CeR (16.05.2013 19:10:00)

Поделиться

6

Re: Электронные устройства

http://alternathistory.org.ua/pochem-an … lya-naroda

Поделиться

Re: Электронные устройства

Очередная гравицапа?

Честь Родины отстаивают на борту крейсера, а не на палубе яхты.

Поделиться

Re: Электронные устройства

Кстати, Сергей, ты на "Альтистории" под каким ником?

Честь Родины отстаивают на борту крейсера, а не на палубе яхты.

Поделиться

9

Re: Электронные устройства

Не зарегистрирован. Регистрация только тут, на паралае, ну и фейсбук с гугл.

Поделиться

10

Re: Электронные устройства

Физики запутали частицы из настоящего и прошлого

Физики из Еврейского университета в Иерусалиме получили квантово запутанную пару из двух фотонов. При этом одного из фотонов к моменту запутывания уже не существовало. Краткое описание опыта приводит Science Now, а статья ученых появилась в журнале Physical Review Letters. Препринт статьи доступен на сайте arXiv.org.

Запутанными частицами называют частицы, квантовые характеристики которых связаны друг с другом, то есть, они рассматриваются как единая квантовая система. Воздействие на такую систему - например, измерение какого-нибудь параметра одной из частиц - сказывается на состоянии всего объекта, то есть, в том числе, и на состояниях ее коллег.

Ученым известно множество способов запутать частицы. Простейшим примером возникновения пары запутанных фотонов является случай, когда они испущены одним источником в результате некоторого физического процесса. На эту роль подходит эффект появления двух квантов света при поглощении другого кванта особым кристаллом, известный как спонтанное параметрическое рассеяние.

В рамках работы израильские ученые оттолкнулись от результатов исследований, в которых два фотона запутали не напрямую, а косвенным путем. Помимо непосредственного воздействия на фотоны 1 и 2 можно сначала запутать между собой пару 1 и 3, а также пару 2 и 4 - после чего направить частицы 3 и 4 на детектор, определяющий их состояние. Такая операция давно известна, доказано то, что она приводит к запутыванию фотонов 1 и 2, но ученые внесли в нее радикальное изменение: в их статье описывается несколько иная схема опыта.

Исследователи сначала создали пару фотонов 1 и 2. Затем измерялась поляризация фотона 1, который при этом прекращал свое существование и только потом создавалась пара фотонов 3 и 4. Фотоны 2 и 3 (уцелевший представитель первой пары и один из представителей пары, созданной во вторую очередь) попадали в детектор и далее срабатывал тот же механизм, что в опыте с двумя целыми парами. Фотон 4 запутывался с фотоном 1, хотя того уже и не существовало.

Для определения того, что фотон 4 с чем-то запутан, ученые измеряли поляризацию обеих частиц (у первого фотона это происходило в момент его поглощения) и потому имели полную информацию об их состоянии. Как именно интерпретировать подобное запутывание с несуществующей частицей, вопрос уже более сложный и относится к фундаментальным проблемам квантовой механики - сами ученые ответа на него не дают.

Открытие нового эффекта, как поясняют его авторы, может представлять интерес не только для теоретиков, хотя опрошенный ScienceNow физик Антон Цейлингер из университета Вены уже и назвал ее «выводящей квантовую механику за пределы привычных представлений о времени и пространстве». В квантовых компьютерах и линиях связи запутанные фотоны приходится какое-то время сохранять для дальнейших манипуляций и это отдельная техническая проблема. Если будет найден способ избавиться от необходимости хранить частицы, которые в принципе нельзя остановить на месте, это может упростить конструирование устройств, использующих в своей работе принцип квантового запутывания.

Поделиться