Компании Nantero и Fujitsu готовятся к началу производства энергонезависимой памяти NRAM на основе углеродных нанотрубок


Компании Nantero, Fujitsu Semiconductor и Mie Fujitsu Semiconductor подписали соглашение, в рамках которого компания Nantero лицензирует свою технологию NRAM, технологию производства энергонезависимой памяти нового типа NRAM, основным элементом которой являются углеродные нанотрубки. Дальнейшие работы в данном направлении должны привести к разработке линейки коммерческих продуктов, микросхем памяти, изготовленных сначала по 55-нм технологическому процессу, первые экземпляры которых должны появиться на свет уже в 2018 году.

Благодаря применению углеродных нанотрубок память NRAM обладает поистине выдающимися характеристиками. Она обладает быстродействием, сопоставимым с быстродействием динамической памяти DRAM, что в тысячу раз быстрее традиционной NAND Flash-памяти. О высокой надежности NRAM-памяти говорит то, что она обеспечивает сохранность данных на протяжении 1000 лет при температуре окружающей среды не выше 85 градусов Цельсия, а при температуре до 300 градусов Цельсия срок хранения данных снижается до 10 лет. Рабочее напряжение ячеек NRAM-памяти составляет 1 Вольт, а количество циклов перезаписи измеряется сотнями миллиардов. Новая память производится по стандартной CMOS-технологии и в перспективе размер каждой ячейки может быть уменьшен до 5 нанометров.


Структура ячеек NRAM-памяти достаточно проста, она допускает как традиционное расположение ячеек в одной плоскости, так и их расположение в нескольких плоскостях (слоях), что позволит добиться чрезвычайно высокого показателя плотности хранения информации.

Компания Fujitsu Semiconductor планирует разработать первые образцы микросхем NRAM-памяти к концу 2018 года. После этого начнется разработка целой линейки чипов новой памяти, которые уже и будут доступны на потребительском рынке как отдельный продукт. Компания же Mie Fujitsu Semiconductor, которая является производителем микросхем, предложит своим клиентам уже готовые решения, в том числе специализированные микропроцессоры и микроконтроллеры, в состав которых будут входить массивы NRAM-памяти.


И в заключение следует отметить, что если компаниям Nantero, Fujitsu Semiconductor и Mie Fujitsu Semiconductor удастся успешно реализовать все вышеописанные задумки, то появление NRAM-памяти сможет произвести буквально революцию в компьютерной технике в течение следующих 20 лет. Столь высокие скоростные характеристики новой памяти и ее энергонезависимый характер позволят стереть грань между оперативной и постоянной памятью современных компьютеров. Компьютеры следующих поколений, в которых вся память будет быстродействующей и энергонезависимой, будут свободны от необходимости процесса загрузки операционной системы и прикладных программ, что позволит им начинать работу почти сразу же после их включения.

Источник

"Сеть" из нанопроводников позволяет контролировать деятельность мозга на протяжении длительных промежутков времени


Ученые-нейробиологи и врачи-невропатологи уже достаточно давно пытаются выяснить, что происходит с мозгом в процессе его старения, деградации в результате болезней Паркинсона и Альцгеймера, как мозг реагирует на различные раздражители и что он делает, обрабатывая поступающую извне информацию. Для всего этого требуется, как минимум, возможность получения картины деятельности нейронов на протяжении длительных промежутков времени, и это является достаточно сложной проблемой, с которой сталкиваются ученые, работающие в данном направлении.

Самым качественным методом получения информации о деятельности мозга на уровне отдельных нейронов является использование вживляемых электродов, которые, помимо всего прочего, можно использовать и для электрической стимуляции. Но матрицы таких электродов являются достаточно жесткими, они раздражают прилегающие к ним нервные ткани и это вызывает реакцию иммунной системы, отторжение чужеродных тканей или обволакивание электродов защитным слоем клеточных тканей. Такая реакция организма, в свою очередь, затрудняет процесс передачи, съема электрических сигналов и большинство систем с вживляемыми электродами остаются способными сохранять свою работоспособность лишь в течение короткого промежутка времени, который исчисляется сутками и, максимум, неделями.

Более-менее успешно решить эту проблему удалось ученым из Гарвардского университета, возглавляемым профессором химии Чарльзом Либером (Charles Lieber). Созданная ими сетка вживляемых электродов практически лишена всех недостатков и ее применение уже позволило произвести запись деятельности нейронов мозга подопытного животного непрерывно на протяжении восьми месяцев, чего уже достаточно для отслеживания "долговременных" изменений мозга.


Основой новых вживляемых электродов является сетка из очень тонких кремниевых проводников, покрытых слоем биологически совместимого полимерного материала. Толщина проводников и защитного слоя выбраны так, что в точках пересечения нанопроводников образуются своего рода полевые транзисторы. Размеры этих сеток столь малы, что они сворачиваются естественным образом, попав в жидкость с определенной концентрацией солей, и могут быть введены в мозг при помощи шприца. Попав в мозг, сетка распрямляется и закрепляется на поверхности нейрона.

В данном случае нейрон начинает выступать в роли управляющего электрода (затвора) полевого транзистора. Когда он активируется и генерирует электрический импульс, транзистор открывается и через него протекает ток, который измеряется специальным устройством, что позволяет получить достаточно четкую картину сигналов, циркулирующих в нейронах головного мозга.

Сейчас исследователи пробуют включить в матрицу открытые электроды, которые позволят реализовать процесс электрического возбуждения нейронов. Такая комбинация позволит ученым в случае идентификации ранней стадии заболевания использовать электрическую стимуляцию для остановки или замедления этого процесса. Помимо всего этого, группа Чарльза Либера собирается использовать данную технологию и на других участках нервной системы, к примеру, сетка электродов на сетчатке глаза может снабдить ученых информацией о работе зрительной системы. А электроды, внедренные в спинной мозг, смогут дать ученым массу новой информации и обеспечить совершенно новые формы терапевтического лечения.

Источник

Обнаружение новых транснептуновых объектов служит дополнительным доказательством существования девятой планеты


В свое время мы рассказывали о появлении теории, согласно которой в нашей Солнечной системе существует не найденная до сих пор девятая планета, Планета Х. Эта теория родилась и позже получила "подкрепления" в виде компьютерных моделей, построенных на основе данных наблюдений за поведением некоторых объектов пояса Койпера, кольца из каменистого материала, находящегося за орбитой Нептуна. А недавно ученые Скотт Шеппард (Scott Sheppard) из Научного института Карнеги (Carnegie Institution for Science) и Чадвик Трухильо (Chadwick Trujillo) из университета Северной Аризоны объявили о получении дополнительных доказательств факта существования девятой планеты.

Эти двое ученых, совместно с их коллегами, обнаружили несколько небольших спутников Солнечной системы, вращающихся на большом удалении от Солнца, из-за чего они получили название транснептуновых космических объектов. Эти объекты достаточно легко разбиваются на группы, каждая из которых имеет схожие углы наклона плоскости орбит этих объектов по отношению к плоскости системы в целом. И наклон некоторых из групп транснептуновых объектов, согласно мнению ученых, обусловлен влиянием девятой планеты, которая, по предварительным расчетам, в 15 раз больше Земли и в 200 раз более удалена от Солнца, нежели наша планета.

"Мы находились в абсолютно подобной ситуации в середине 19-го века, когда астроном Алексис Бувард заметил необычный характер орбитального движения Урана" - рассказывает Скотт Шеппард, - "И это, как хорошо всем известно, привело к открытию Нептуна".

Для открытия новых транснептуновых объектов Шеппард и Трухильо использовали данные, собранные различными телескопами и прочими астрономическими инструментами, включая камеру Dark Energy Camera телескопа NOAO Blanco, находящегося в Чили, камеру Japanese Hyper Suprime Camera телескопа Subaru на Гавайях и др. Сейчас данные об обнаруженных ими объектах переданы для рассмотрения специалистам Центра малых планет (Minor Planet Center) Международного астрономического союза (International Astronomical Union, IAU), которые должны присвоить им номера и официальные названия.


Орбита одного из объектов удалена от Солнца на расстояние, в 3 тысячи раз большее, чем расстояние от Солнца до Земли. Поскольку этот объект движется очень далеко от центра системы, исследователи полагают, что на его траекторию оказывают заметное влияние силы гравитации от других звезд и даже планет.

"Сейчас мы имеет весьма малое количество статистической информации, анализ которой не в состоянии обеспечить нам понимание происходящего на "задворках" Солнечной системы" - рассказывает Скотт Шеппард, - "Сбор дополнительных данных и обнаружение большего количества транснептуновых объектов должны дать в наши руки ключи к пониманию загадок истории системы, ее современной структуры и происходящих в ей процессов". Для сбора этих дополнительных данных ученые занимаются сейчас тем, что они называют "самым большим и глубоким обзором для поиска объектов, находящихся за орбитой Нептуна и за пределами пояса Койпера". В настоящее время этот обзор уже охватил порядка 10 процентов всего ночного неба.

"Сейчас нам известны лишь единицы из тысяч транснептуновых объектов и каждый из вновь обнаруженных таких объектов дает нам дополнительную крупицу знаний о таинственной девятой планете системы. Чем больше мы обнаружим таких объектов в ближайшем будущем, тем лучше мы сможем понять происходящее на границах системы и тем быстрее мы найдем новую планету".

Источник

Искусственно созданные белки позволяют создать цветные изображения ультразвукового сканирования


Технология ультразвукового сканирования является весьма универсальным инструментом, широко использующимся в области медицины и различных отраслях промышленности. Несмотря на такую универсальность, ультразвуковое сканирование позволяет получить лишь монохромные изображения, имеющие достаточно ограниченное информационное "наполнение". Однако, исследователи Калифорнийского технологического института разработали способ улучшения технологии ультразвукового сканирования, обеспечивая этим самым средство для более глубокого проникновения в тело человека и цветной визуализации всего до уровня отдельно взятых клеток и даже молекул.

Секрет нового метода заключается в крошечных наполненных газом структурах с белковой оболочкой, получивших название "газовых пузырей". Такие структуры являются прообразами некоторых одноклеточных организмах, живущих в водной среде. В ходе исследований, проведенных в 2014 году, ученые выяснили, что такие газовые пузыри по-особенному отражают звуковые волны во время сканирования, и им удалось с пользой для себя использовать этот эффект.

Основой газовых пузырей является белок GvpC (gas vesicle protein C), который придает им механическую прочность. Помимо этого, структура этого белка позволяет использовать его в качестве материала для изготовления наноструктур определенной формы, более длинных и более прочных, нежели оболочки одноклеточных организмов.

"Конструирование газовых пузырей напоминает создание чего-либо из блоков молекулярного конструктора Lego" - рассказывает Михаил Шапиро (Mikhail Shapiro), ведущий исследователь, - "Мы можем повернуть молекулы белка под различным углом на различных участках поверхности пузырей для того, чтобы изменить их свойства. А получаемое при этом многократное отражение ультразвука под различными углами позволяет нам увидеть в цвете молекулы различных типов".

Возможность тонкой настройки частоты и гармоник колебаний газовых пузырьков в ультразвуковых волнах позволяет ученым проводить точно нацеленное на определенные виды тканей ультразвуковое сканирование. А добавление к исходному белку различных аминокислот позволяет увидеть даже отдельные клетки зарождающихся злокачественных опухолей, которые на этом этапе не обнаруживаются никакими другими методами.

Для получения цветных ультразвуковых изображений, имеющих большое количество цветов и оттенков, исследователи использовали три типа газовых пузырьков, в каждом из которых к исходному белку GvpC были добавлены некоторые дополнительные элементы. Благодаря этому газовые пузырьки разных типов разрушались при определенном давлении со стороны ультразвуковых волн, а результирующее изображение синтезировалось из трех базовых изображений, полученных с небольшим промежутком по времени.

В скором времени исследователи собираются составить набор из аминокислот-регуляторов, включаемых в состав белка GvpC, комбинации которых позволят получать цветное ультразвуковое сканирование не только статичных объектов, таких как клетки, но и более динамичных процессов, протекающих в теле человека. "К примеру, мы будем в состоянии наблюдать за действиями иммуноцитов, сражающимися внутри тела с раковыми клетками" - рассказывает Михаил Шапиро, - "И это позволит нам определять эффективность того или иного метода лечения в каждом из конкретных случаев".

Источник

Создана первая оптическая нанокоммуникационная система, работающая в диапазоне видимого света


В настоящее время все беспроводные оптические коммуникационные системы, используемые на кристаллах полупроводниковых чипов, работают в длинноволновой части спектра инфракрасного света. Но использование света видимого диапазона в подобных технологиях имеет ряд преимуществ, связанных с тем, что видимый свет имеет меньшую длину волны, нежели инфракрасный. И недавно исследователи из Бостонского колледжа создали первую оптическую коммуникационную наносистему, работающую в диапазоне видимого света, а ключом к ее созданию являются оригинальные наноантенны, которые могут "собирать" фотоны света и преобразовывать их в поверхностные плазмоны, которые весьма хорошо поддаются контролю, детектированию и управлению.

Поверхностные плазмоны являются колебаниями облаков свободных электронов, возникающих после поглощения металлической поверхностью фотона света. А область науки и техники, которая использует в своих целях плазмоны и из свойства, называют плазмоникой.

Наноантенны, созданные бостонскими исследователями, являются не первыми в своем роде, но лишь они пока обладают одним из необходимых свойств - способностью направлять фотоны по строго заданному пути. В результате, использование таких антенн позволяет реализовать двунаправленный обмен информацией по единственному оптическому волноводу, световоду. Реализация одновременного излучения и детектирования фотонов на каждом из концов коммуникационной линии ранее была связана с большими трудностями технического плана, и преодоление этих трудностей является важным шагом для предоставления возможности создания быстродействующих оптических коммуникационных систем-на-чипе.

"Мы разработали систему в которой наноантенны общаются между собой, передавая фотоны света друг другу" - рассказывает Майкл Дж. Наугтон (Michael J. Naughton), профессор из Бостонского колледжа, - "Кроме того нам удалось добиться высокой эффективности, энергетические потери уменьшены на 50 процентов по сравнению с другими аналогичными технологиями". Ученые утверждают, что система с наноантеннами может обеспечить на 60 процентов более быструю передачу данных, нежели, чем плазмонные волноводы предыдущего поколения, а выигрыш по скорости у новых нанантенн составляет 50 процентов с плазмонными волноводами на основе нанопроводников.

Основной особенностью наноантенн нового типа является крошечный воздушный промежуток, созданный между волноводом и металлической подложкой. Этот промежуток был создан путем удаления части стеклянного покрытия основания, что существенно снизило "оптическое сопротивление" устройства. Изменяя толщину этого воздушного промежутка можно настраивать антенну на максимальную эффективность ее работы в том или ином диапазоне видимого света.

Проведенные эксперименты показали, что новое устройство уже сейчас существенно выигрывает по многим показателям у систем на базе кремниевых оптических волноводов, которые используются в существующих системах-на-чипе. Этот выигрыш является следствием исключения влияния эффекта замедления света в волноводах за использования плазмонов, которые в любых условиях движутся со скоростью, составляющей 90-95 процентов от скорости света.

Источник

Российские инженеры произвели первые в мире успешные испытания детонационного жидкостного реактивного двигателя


Представители российского Фонда перспективных исследований объявили о том, что сотрудники специализированной лаборатории "Детонационные РЖД", входящей в состав АО НПО "Энергомаш", произвели первые в истории успешные испытания детонационного жидкостного реактивного двигателя. Такие двигатели, имеющие высокие термодинамические показатели и высокую эффективность, могут стать заменой традиционным ракетным и реактивным двигателям, обеспечивая ракеты-носители и космические корабли новыми способностями и возможностью поднимать на орбиту большее количество полезного груза, снижая количество требующихся на это затрат.

Следует отметить, что современные технологии жидкостных реактивных двигателей, используемые в космической технике на сегодняшний день, практически исчерпали весь свой потенциал. За годы использования таких двигателей их эффективность была доведена до значения, близкого к теоретическому пределу, а дальнейшее увеличение эффективности потребует таких затрат, которые по количеству совершенно не соответствуют возможному выигрышу. Именно поэтому ученые и инженеры различных стран проводят исследования, связанные с разработкой новых типов двигателей, которые, в случае успеха, смогут обеспечить все увеличивающиеся потребности космической отрасли.


Новый полногабаритный прототип детонационного жидкостного реактивного двигателя использует экологически чистое топливо, кислород и керосин. В отличие от обычных двигателей, в которых топливо сгорает непрерывным потоком, в детонационном двигателе воспламенение топлива и окислителя носит взрывной характер. В результате этого возникают поперечные детонационные волны, вращающиеся с частотой порядка 20 кГц, за счет которых и увеличивается эффективность работы двигателя.

Испытания "первого в мире полноразмерного детонационного жидкостного реактивного двигателя" производились на протяжении июля и августа этого года. И лишь недавно представители Фонда перспективных исследований опубликовали результаты этих испытаний на официальном веб-сайте. Согласно имеющейся информации, в испытаниях было задействовано три прототипа двигателя, которые разнились вариантами компоновки узлов и компонентов. Эти прототипы сохранили работоспособность на протяжении нескольких пусков каждый в условиях сильнейших механических нагрузок и воздействия сверхвысоких температур. Все это стало возможным благодаря использованию высокотемпературного теплозащитного покрытия с уникальным составом, разработанного и созданного специально для этих целей учеными Центра им. М.В.Келдыша.

И в заключение следует отметить, что специалисты множества ведущих стран мира занимались разработками собственных вариантов детонационных реактивных двигателей. Но до последнего времени ни одна из этих попыток не приносила никаких положительных результатов.

Источник