|
 Все новости от 5 мая 2003 г.
Нанотрубки испускают свет
Исследователи IBM Research открыли новый способ заставить углеродные нанотрубки излучать свет – со временем это достижение может привести к усовершенствованию оптоволоконной технологии.
Между тем в Университете Торонто удалось получить свет, облучая электронами полимер, нашпигованный микроскопическими кристаллами сульфида свинца – так называемыми «квантовыми точками».
В последние годы углеродные нанотрубки – длинные и тонкие волокна особых молекул углерода – и в меньшей степени нанокристаллы получили широкую известность благодаря необычным электрическим, тепловым и механическим свойствам. То и другое прочат в кандидаты на замену через одно-два десятилетия кремния и металла при производстве процессоров. В более близком будущем нанотрубки могут найти применение при создании антикоррозийной краски или в топливных элементах и батареях.
Открытие, сделанное двумя организациями, указывает еще одну возможную область применения нанотехнологии: генерацию света.
Генерация света – не простой и не дешевый процесс. Современное оптическое оборудование получается сложным в производстве и в результате дорогостоящим. Полупроводники же при массовом производстве можно сделать дешевыми, но кремний, к сожалению, так и не удалось заставить эффективно излучать свет.
Сегодня многие компании пытаются найти способ сочетать оптическую технологию с кремниевой. Один метод, называемый оптоэлектроникой, состоит в преобразовании оптических сигналов в электрические, которые затем можно пропускать через недорогой кремний. Другие методы предусматривают введение оптических каналов в кремниевые микросхемы для ускорения передачи данных и экономии энергии.
«Наша работа – шаг к интеграции в кристалл множества оптоволоконных линий связи, – говорится в заявлении Теда Сержента, руководителя лаборатории новых технологий Nortel Networks - Canada в отделении электронной и вычислительной техники Университета Торонто. – Этот источник света в сочетании с быстродействующими электронными транзисторами, модуляторами света, световодами и детекторами ведет к созданию оптического чипа».
Оптоволоконная технология используется и для передачи информации на большие расстояния в телефонных и других сетях. Но и здесь она дороже и сложнее в установке по сравнению с традиционным медным кабелем, хотя и позволяет переносить больше данных.
«До коммерческих приложений еще далеко, но в этой технологии определенно заложен огромный потенциал по соединению оптических и электрических элементов в коммуникационном оборудовании», – комментирует достижение IBM профессор физики Мичиганского университета Дэвид Томанек, который тоже занимается исследованиями в области нанотрубок – совместно с NEC. «Япония очень заинтересована в развитии оптоэлектроники», – добавил он .
Да будет свет
IBM добилась излучения света при подаче на один конец нанотрубки отрицательного заряда, а на другой – положительного.
Подобным образом получают свет и в современном оптоволоконном оборудовании, но чтобы противоположные заряды встретились, его компоненты подвергаются специальному химическому процессу «легирования». Нанотрубки же настолько тонки (их диаметр составляет примерно один нанометр, то есть одну миллиардную часть метра), что их можно считать одномерными объектами, и никакого легирования не требуется.
«Когда электроны и дырки (положительные заряды) встречаются, они нейтрализуют друг друга и превращаются в свет, – поясняет менеджер IBM Research по наномасштабной науке и технологии Федон Аворис. – Нанотрубка предельно узка. Если пустить в нее электроны с одной стороны, а дырки с другой, они непременно найдут друг друга».
Излучаемый нанотрубками свет имеет длину волны 1,5 мкм – ту же, что используется в современной волоконной оптике. Это означает, что группы светоизлучающих нанотрубок могут использоваться для передачи данных в оптоволоконных кабелях.
Прототип, изготовленный в Университете Торонто, работает аналогичным образом. Нанокристаллы шириной около 5 нм располагаются в углублениях в листе полимера. Электроны, впускаемые в полимер, попадают в эти отверстия и вызывают излучение света с длиной волны от 1,3 до 1,6 мкм.
В прошлом году ученые из Rice University продемонстрировали, как нанотрубки могут излучать свет. В этих экспериментах нанотрубки находились во взвешенном состоянии в жидкости, облучаемой лазером, то есть реэмитировали свет, поступающий извне. Это был очень важный шаг, говорит Аворис (Rice University изготавливает нанотрубки для экспериментов IBM).
Подробнее о результатах исследований IBM можно прочесть в номере журнала Science от 2 мая. Университет Торонто опубликовал свой труд в журнале Applied Physics Letters.
IBM занимается также поисками новых способов изготовления углеродных нанотрубок и создания запоминающих устройств на базе нанотехнологий.
 Предыдущие публикации:
В продолжение темы:
| 
