Ученые Калифорнийского университета в Беркли и Университета штата Массачусетс в Амхерсте нашли способ добиться, чтобы определенные виды молекул формировали идеальные комплексы достаточно большой площади. Результаты этой работы были опубликованы в журнале Science. Один из ученых отметил, что данная технология может найти коммерческое применение в ближайшие десять лет, если отрасль ею заинтересуется.
Ученые Томас Рассел и Тинг Ксу считают, что возможность более плотно упаковывать молекулы позволит разместить на определенной площади больше данных, создать экраны с более высоким разрешением и более эффективные фотоэлектрические элементы. По их словам, новое открытие способно кардинально изменить отрасли микроэлектроники и систем хранения. Рассел занимает должность директора Центра материаловедения в Амхерсте и является приглашенным профессором в Беркли, а Ксу – адъюнкт-профессор университета Беркли по химии и материаловедению.
Рассел и Ксу обнаружили новый способ создания блоков "сополимеров", то есть цепочек химически разъединенных полимеров, которые самостоятельно присоединяются друг к другу. Цепочки могут связываться в точные шаблоны, равноудаленные друг от друга, но за последние десять лет ученые выяснили, что эти шаблоны разрушаются при попытке создать шаблон, покрывающий большую по площади область.
Рассел и Ксу использовали относительно недорогие искусственные кристаллы сапфира, чтобы сформировать из полимерных цепочек точные шаблоны. При нагреве кристаллов от 1300 до 1500 градусов по Цельсию формируется шаблон с зигзагообразными краями, которые необходимы для управления формированием блоков сополимеров. Единственное, что ограничивает размер массива блоков полимеров, – это размер кристаллов сапфира.
Как только сапфир нагрет и создан шаблон, образец можно использовать повторно.
"Каждый ингредиент, который мы использовали, не является редким материалом", - заметил Ксу.
Ученые утверждают, что им удалось добиться плотности хранения 10 Тбит (125 Гбайт) на квадратный дюйм, что в 15 раз превышает плотность предыдущих решений, причем в полученных структурах не было обнаружено ни единого дефекта. При такой плотности данные, хранящиеся на 250 DVD, можно записать на поверхности площадью как у монеты в 25 центов (ее диаметр равен одному дюйму). Можно также создать изображение с высоким разрешением с пикселами размером 3 нм -- столь же большим, как экран Sony JumboTron на стадионе «Уайт Харт Лэйн» в Англии. Еще одна возможность – фотоэлектрические элементы с более высокой плотностью, которые эффективнее накапливают солнечную энергию.
Подход, выбранный Расселом и Ксу, отличается от тех, которые использовали другие ученые, пытаясь увеличить плотность систем хранения. Большинство специалистов отдавало предпочтение оптической литографии, когда свет передается через маску на фоточувствительную поверхность и при этом создается шаблон, который используется для объединения сополимеров.
Благодаря новой технологии можно создать микросхему с нормой проектирования всего 3 нм, что намного превосходит современные процессы производства, позволяющие в лучшем случае создавать микросхемы с нормой проектирования 45 нм. Фотолитография физически не позволяет добиться более высокой плотности, новый же подход, как подчеркнул Ксу, использует химические вещества, наносящие меньший вред окружающей среде. Но при реальном применении этой методики к новым процессорам могут возникнуть проблемы, такие как необходимость создавать случайные шаблоны на центральном процессоре.
Как заметил Натан Бруквуд, старший аналитик компании Insight64, это открытие даст возможность не только повысить плотность систем хранения, но и либо увеличить количество информации, которую человек может носить с собой, либо повысить качество информации, записываемой на диски, например превратить фильмы в голограммы.
"В то самое время, когда мы успокаиваемся и считаем, что уже достигли технического совершенства в чем-либо, появляется кто-то и предлагает кардинально новый подход. И этот подход способен фундаментально изменить ситуацию в самых разных областях", - отметил Бруквуд.
По мнению аналитика IDC Тома Майнелли, дисплеи со сверхвысоким разрешением имеют меньший потенциал практического применения. Существующие сейчас стандарты на изображение и видео, в том числе те, что применяются в телевидении высокой четкости, не позволяют использовать возможности дисплеев с пикселями размером 3 нм. Кроме того, для мониторов немаловажную роль играет цена.
"Безусловно, такой уровень точности будет чрезвычайно полезен - взять, к примеру, медицинские снимки, - заметил Майнелли. - Н не получится ли так, что стоимость дисплеев составит 10 тыс. долл.?".
По словам Бруквуда, технология, на которую два университета хотят получить патент, заставляет вспомнить о фундаментальных открытиях, создавших ИТ-отрасль.
"Это фундаментальные исследования материалов, открывшие огромные возможности и принесшие известность Кремниевой долине, - сказал Бруквуд. – Последние несколько лет в США оставалось все меньше ученых, работающих на таком уровне фундаментальной науки".
.png)