bigpo.ru
добавить свой файл
1 2 3




Информционный бюллетень

наноструктуры сверхпроводники фуллерены
http://perst.isssph.kiae.ru


Том 6, выпуск 21 15 ноября 1999г.


В этом выпуске:

И далее ...


2

IBM раскрывает планы создания нового суперкомпьютера







БОЛЬШИЕ ПРОЕКТЫ


От нанонауки сразу к коммерческим изделиям

Правительство США планирует крупную многоотраслевую программу по нанотехнологии. S.Williams, руководитель поисковых исследований в Hewlett-Packard и один из активных сторонников этой программы, предпочитает использовать термин нанонаука вместо принятого НАНОТЕХНОЛОГИЯ. По его мнению, термин нанотехнология больше ассоциируется с производством, размещенным в спичечном коробке. Реально достижение глубокого понимания свойств наноструктур может привести к революционному преобразованию современных серийных изделий и процессов.

Уже сегодня нанонаука начала прорыв на коммерческий рынок. Яркий пример тому – считывающие головки для винчестера на основе эффекта гигантского магнитосопротивления. Другой обязанный наноструктурам физический эффект – туннельное магнитосопротивление, вскоре приведет к созданию более быстрых и компактных запоминающих устройств с произвольной выборкой.

Интересные коммерческие разработки связаны и с технологией наноструктурных материалов. Примеры – новый наноструктурный краситель ф. Kodak, дигмент (гибрид порошкового и молекулярного красителя) для типографских работ; добавление наночастиц глины в шинную резину для увеличения их износостойкости.

На волне интереса к потенциальным применениям наноструктурных технологий межотраслевая группа, сформированная для продвижения упомянутой выше программы по нанотехнологиям в США, пытается увеличить бюджетное финансирование наноисследований с 250 млн. долл. (1999 год) до 500 млн.долл. к 2002 году. К слову, бюджетные расходы на нанонауку в 1997 году составили в миллионах долларов: 116 (США), 128 (Япония), 120 (Западная Европа). Как результат крупных инвестиций, США заняли лидирующие позиции в мире в формировании и сборке наноструктур и делят с Европой лидерство в наноструктурных покрытиях и наноисследованиях в биологии. Япония недосягаема в наноприборах и упрочненных наноструктурных материалах.

Nature 1999 400 (6740)

Украина изыскивает 1 млн. долл. на крупную программу по нанонауке. России это еще предстоит

Под руководством академиков Ж.И.Алферова (Россия) и Н.Г.Находкина (Украина) заканчивается подготовка проекта Межгосударственной российско-украинской научно-техничес-кой программы “Нанофизика и наноэлектроника”. На состоявшемся 11-14 ноября с.г. в С.-Петербурге 1-ом Российско-Украинском семинаре - координационном совещании по этой

Программе был заслушан 21 доклад о работах, проводимых в России и Украине, окончательно согласован ряд документов, сформулированы принципы формирования и конкурсного отбора предлагаемых проектов.

Программа включает в себя четыре направления: “Физика наноструктур”, “Технология наноструктур”, “Диагностика наноструктур” и “Наноэлектроника и нанофотоника”. Предполагается, что в рамках Программы будут выполняться, в основном, крупные совместные российско-украинские проекты, направленные на решение важнейших научных, технологических и прикладных задач; отбор проектов будет проводиться на конкурсной основе по результатам совместной экспертизы.

Что касается финансирования Программы, то распоряжением правительства Украины Минэкономики и Минфину поручено предусмотреть ее финансирование из государственного бюджета Украины на 2000 год (предполагаемая сумма в пересчете составляет около 1 млн. долл.). С российской стороны финансирование пока не определено.

Заявки на участие в конкурсе будут приниматься до 15 декабря 1999 г.

Правила оформления заявок можно получить по электронной почте:

в России - у Наталии Всеволодовны Замковец (zamk@sci.lebedev.ru)

в Украине - у Игоря Владимировича Белоусова (belousov@scat.kiev.ua).

Н.Н.Сибельдин

IBM раскрывает планы создания нового
суперкомпьютера


Установив в октябре с.г. в Lawrence Livermore National Lab. свой суперкомпьютер ASCI Blue-Pacific (производительностью 4 терафлоп), IBM одновременно подготовила здесь территорию для еще одного гораздо более мощного и быстрого суперкомпьютера ASCI White, который она собирается установить в июне 2000 года. Скорость нового суперкомпьютера составит 10 терафлоп, т.е. 10 триллионов операций с плавающей запятой в секунду. Но и это только начало. Как утверждает Nicolas Donofrio, вице-президент IBM по технологии и производству, в ближайшие 10 лет IBM подготовит суперкомпьютер с производительностью петафлоп (1000 терафлоп). Хотя Donofrio не раскрывает элементную базу петафлопного компьютера, эксперты ПерсТ’а убеждены, что это может быть только rsfq сверхпроводящая элементная база.

ASCI Blue является вторым по мощности суперкомпьютером в мире после ASCI Red, установленного ф. Intel в Sandia National Laboratory в New Mexico. ASCI Blue использует 5800 процессоров, имеет оперативную память 2.6 терабит и постоянную – 62.5 терабит. ASCI White будет иметь уже 8000 процессоров. IBM и Intel не зарабатывают больших денег на продаже суперкомпьютеров, т.к. их рынок чрезвычайно мал. Но суперкомпьютеры служат хорошей рекламой возможностей этих фирм. Так весь мир был свидетелем шахматной игры Гарри Каспарова с супермашиной IBM’s Deep Blue (небольшой в сравнении c ASCI Blue).

ASCI проекты финансирует Министерство энергетики США. Отсюда основная работа для этих машин – моделирование процессов старения ядерного арсенала США. Они должны ответить на вопрос, будут ли эффективны ядерные бомбы, изготовленные N лет назад. Даже эти мощные машины оставляют только небольшой след на поверхности этой проблемы. Для практического моделирования процессов ядерного взрыва требуются компьютеры мощностью в 100 терафлоп. ASCI Blue может моделировать только первичную детонацию, а не основной взрыв ядерной бомбы.

Когда к оборонным проблемам будет подключена ASCI White, ASCI Blue займется гражданскими делами, например, распространением канцерогенных веществ в организме человека. Правда, еще открыт вопрос о том, кто же будет финансировать такие гражданские проблемы.

http://www.forbes.com/tool/html/99/Oct/1028/mu7.htm

СВЕРХПРОВОДНИКИ


Примесные фазы в эпитаксиальных пленках RBCO при отклонениях от стехиометрии 1:2:3

Несмотря на быстрое развитие in situ методов осаждения тонких оксидных пленок, многие вопросы все еще остаются открытыми. Яркий пример тому - проблема выделения вторых фаз в пленках ВТСП. Какие примесные фазы появляются в пленках RBa2Cu3O7 (R123) при отклонениях от катионной стехиометрии 1:2:3? Каковы закономерности их выделения? Как их присутствие влияет на сверхпроводящие свойства пленок? Удивительно, но до сих пор нет общепринятого ответа на эти вопросы, важные для ожидаемого прогресса технологии. Недавние сообщения [1-6] позволяют более осмысленно ответить на эти вопросы с точки зрения термодинамики.

Исследовательская группа проф. А.Р.Кауля (химфак МГУ) сообщает о результатах систематического исследования примесных фаз в эпитаксиальных (001) пленках R123 (R=Lu,Ho,Y,Gd,Nd), полученных методом MOCVD с умышленным отклонением от катионной стехиометрии 1:2:3 [1,2]. Они определили состав примесных фаз, их ориентацию и характер границ раздела матрицы R123 с включениями. Анализ полученных данных методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения привел к неожиданному результату. Типичные для поликристаллических материалов примесные фазы BaCuO2 и R2BaCuO5 не наблюдались в эпитаксиальных пленках (001) R123. В то же время в них появлялись ориентированные включения Ba2CuO3, BaCu3O4, R2O3, R2CuO4, RBa3Cu2Ox, равновесное существование которых с фазами R123 в поликристаллическом состоянии невозможно, как не раз было показано при исследовании фазовых диаграмм.

Возникает вопрос, являются ли эти явления следствием неравновесного состояния в пленках или, напротив, следствием того, что эпитаксиальным системам присущи фазовые равновесия, отличные от тех, которые существуют в поликристаллических системах. Авторы исследования доказывают справедливость второй точки зрения и объясняют это удивительное явление стабилизацией фаз, обладающих хорошим структурным соответствием с R123, благодаря пониженной энергии когерентных и полукогерентных фазовых границ, образующихся при эпитаксии. Действительно, структуры всех “необычных” примесных фаз в пленках обладают хорошим соответствием со структурой R123, что обеспечивает их ориентированный рост в пленках. Напротив, структуры BaCuO2 и R2BaCuO5 не позволяют образовывать ориентированные (и, следовательно, низкоэнергетические) зародыши, что делает их термодинамически нестабильными в тонкой пленке. Обнаруженное явление авторы назвали эпитаксиальной стабилизацией.

В результате оказывается, что материал и ориентация подложки (которая и определяет ориентацию пленки!) могут существенно влиять на фазовые отношения в пленках. Это влияние связано с термодинамикой границ раздела в твердом теле и поэтому должно проявляться для всех методов получения эпитаксиальных пленок. Действительно, недавние исследования обогащенных иттрием пленок YBCO в ориентации (001) и (103), полученных магнетронным распылением на подложках SrTiO3 и MgO, убедительно показывают, что состав второй фазы – Y2O3 или Y2BaCuO5критически зависит от ориентации подложки и матрицы пленки [3,4].

Обнаруженные закономерности позволяют не только упорядочить знания о росте эпитаксиальных пленок ВТСП, но и открывают новые возможности синтеза. С использованием эпитаксиальной стабилизации возможно получение пленок сложных оксидов, синтез которых в поликристаллическом виде труден или невозможен. Примером, показывающим возможности такого подхода, является синтез пленок нового купрата бария BaCu3O4. Благодаря эпитаксиальной стабилизации, это соединение, несуществующее в виде поликристаллических порошков или керамики, впервые было получено в виде однофазной тонкой пленки и охарактеризовано методами рентгеновской дифракции [1], просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения [5], спектроскопии КР [6].

  1. Samoylenkov et al., Chem. Mater., 1999, 11, p.2417

  2. Samoylenkov et al., Proc. EUCAS'99, в печати

  3. Broussard et al., J. Mater. Res., 1998, 13, p.954

  4. Scotti di Uccio et al., Physica C, 1999, 321, p.162

  5. Zandbergen et al., Physica C, 1999, в печати

  6. Güttler et al., Physica C, 1999, â печати

Рост сверхпроводникового рынка.
Крупный успех сквид-микроскопов.


Серия коммерческих сквид-микроскопов “MAGMA” фирмы Neocera имеет неожиданно большой спрос у производителей полупроводниковых микросхем. Эти микроскопы позволяют локализовать дефекты микросхем не только на поверхности, но и в глубине кристаллов. Фирма уже подписала соглашение на поставку первых 50 микроскопов серии MAGMA-C1 по цене 290 тысяч долл. за каждый. Продажи только в текущем 1999 году могут достичь 10 млн. долл.

Oxford Magnet Technology совместно с Siemens Corp. создали прототип ВТСП магнита для ЯМР томографа целого тела. Магнит создает поле 0.2Тл в пространстве для пациента и 1Тл в области обмотки магнита. Блинообразные катушки (pancake) изготовлены на Siemens (Erlangen, Германия) и в Oxford (Англия), используя Bi-2223 ленты, произведенные Vacuumshmelze (длиной 1.7км) и Nordic Superconductor Technology (длиной 2.8км). В каждой из катушек, помещенных в вакуумный сосуд, поддерживалась рабочая температура 18К с помощью однокаскадного рефрижератора Гифорда-МакМагона. Siemens и Oxford выпустили пресс-релиз, утверждающий, что для коммерческого выпуска ВТСП ЯМР систем необходимо снизить стоимость ВТСП проводников до 50-100 долл./кА·м.

Первый демонстрационный сверхпроводниковый накопитель электроэнергии установлен недавно на японской фирме Kyushu Electric Power Company (KEPCO). Эта испытательная модель названа “ESK” (Experimental SMES of KEPCO). Накопитель мощностью 1кВт·час при выходе 1МВт разработан KEPCO в сотрудничесиве с Kyushu Univ., Oita Univ., Kagoshima Univ., Furuoka Univ., Toshiba Corp., Hitachi Seisakuji, Fuji Denki и Kobe Seikojo. Конструкция состоит из двух модулей, каждый на постоянное напряжение 500В и ток 1000А, поддерживаемые 3 тороидальными катушками из NbTi, и одного AC-DC преобразователя. Токовводы к катушкам изготовлены из ВТСП проводников Bi-2212 истемы.

Superconductor &Cryoelectronics 1998/99 11 (4), pp. 7,8

ФУЛЛЕРЕНЫ И НАНОТРУБКИ


Упорядоченные матрицы нанотрубок на большой площади

Расширение сферы применения углеродных нанотрубок неразрывно связано с разработкой воспроизводимой и недорогой технологии их получения. Недавно сразу две группы (из Seoul University в Ю.Корее и Canon Research Center в Японии) сообщили о значительном прорыве в этом направлении. Обе группы использовали подложки из окиси алюминия, на которых предварительно методом анодизации формировали упорядоченную систему нанопор с типичным диаметром 43.8нм и расстоянием между ними 104.2нм. Дно пор заполняли порошкообразным кобальтом, служащим хорошим катализатором для роста нанотрубок. Нанотрубки выращивали внутри каждой из пор методом пиролиза смеси ацетилена и азота при 700С. Выращенные нанотрубки имели средний диаметр 50.0нм при дисперсии 0.7нм. Средняя плотность упаковки нанотрубок составила 1010-2, что в 10 раз превышает лучшие из прежде полученных результатов. Толщина стенок нанотрубок составила приблизительно 10 графитовых слоев. Особенно привлекательным в новом процессе является возможность увеличения размеров подложки до нескольких квадратных метров (!). Можно сказать, близко решение проблемы плоского экрана на основе холодного нанотрубного катода.

  1. Appl. Phys. Lett. 1999, 75, p.2047

  2. Appl. Phys. Lett. 1999, 75, p.2044

Электрохимическая интеркаляция MWNT литием

Ряд недавних экспериментов продемонстрировал способность многослойных нанотрубок (MWNT) накапливать в областях между слоями значительные количества атомов самых различных элементов, что представляет определенную перспективу для электрохимических ячеек. В связи с этим интересна работа, выполненная группой французских исследователей (G.Maurin et al.) из University of Montpellier. Им удалось производить обратимую интеркаляцию лития в MWNT, полученные в дуговом разряде. Исходные нанотрубки были закрыты с концов, имели диаметр в диапазоне 5-20нм при максимальной длине до 1мкм. Интеркаляция осуществлялась в структуре Li/электролит/MWNT ячейки при протекающем через структуру токе 10мА на грамм сырого графитового материала. Электролит приготавливался на основе LiPF6.

Образцы MWNT после интеркаляции и после экстакции лития, исследованные в электронном микроскопе на просвет (TEM) и ЯМР методом, показали заполнение литием межслойного пространства, а также частичную диффузию лития внутрь нанотрубки. После экстракции лития межслойное пространство полностью восстанавливалось до своего типичного значения 0.34нм. В некоторых нанотрубках их внутреннее пространство частично заполнено, другие остаются незаполненными.Chem. Phys. Lett. 1999, 312, p.14



следующая страница >>