Wissenschaftler behaupten großen Sprung in nanoskalige Lagerung

Nanotechnologie-Forscher sagen, dass sie einen Durchbruch erzielt haben, der den Inhalt von 250 DVDs auf eine münzgroße Oberfläche passen könnte und auch Auswirkungen auf Displays und Solarzellen haben könnte.

Die Wissenschaftler von der University of California in Berkeley und der University of Massachusetts Amherst, entdeckte einen Weg, um bestimmte Arten von Molekülen in perfekter Anordnung über relativ große Bereiche ausrichten. Die Ergebnisse ihrer Arbeit erscheinen am Freitag in der Zeitschrift Science, laut einer Presseerklärung der UC Berkeley. Einer der Forscher sagte, die Technologie könnte in weniger als 10 Jahren kommerzialisiert werden, wenn die Industrie motiviert ist.

Je dichter gepackte Moleküle könnten mehr Daten in einen bestimmten Raum verpackt, höhere Auflösung Bildschirme und effizientere Photovoltaikzellen, nach Wissenschaftler Thomas Russell und Ting Xu. Dies könnte die Mikroelektronik- und Speicherindustrie verändern, sagten sie. Russell ist Direktor des Materials Research Science und Engineering Center in Amherst und Gastprofessor in Berkeley, und Xu ist Berkeley Assistant Professor in Chemie und Materialwissenschaften und Engineering.

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Russell und Xu entdeckten einen neuen Weg, um Blockcopolymere oder chemisch unähnliche Polymerketten zu erzeugen, die sich selbst zusammenfügen. Polymerketten können sich in einem genauen Muster in gleichen Abständen zueinander verbinden, aber die Forschung in den letzten 10 Jahren hat herausgefunden, dass die Muster zerbrechen, wenn Wissenschaftler versuchen, das Muster zu einem größeren Gebiet zu machen.

Russell und Xu verwendeten kommerziell verfügbare, künstliche Saphirkristalle, um die Polymerketten in präzise Muster zu führen. Das Erhitzen der Kristalle auf zwischen 1.300 und 1.500 Grad Celsius (2.372 bis 2.732 Grad Fahrenheit) erzeugt ein Muster von Sägezahnkämmen, die sie bei der Montage der Blockcopolymere verwendeten. Bei dieser Technik beschränkt sich die Größe eines Arrays aus Blockcopolymeren nur auf die Größe des Saphirs, sagt Xu.

Sobald ein Saphir erhitzt und das Muster erzeugt ist, kann das Template wiederverwendet werden. Sowohl die Kristalle als auch die Polymerketten könnten kommerziell erhalten werden, sagte Xu.

"Jede Zutat, die wir hier verwenden, ist nichts Besonderes", sagte Xu.

Die Wissenschaftler sagten, dass sie eine Speicherdichte von 10 TB (125 GB) pro Quadrat erreicht haben Zoll, das ist 15 Mal die Dichte der vergangenen Lösungen, ohne Mängel. Mit dieser Dichte könnten die auf 250 DVDs gespeicherten Daten auf eine Fläche von der Größe eines US-Viertels mit einem Durchmesser von 25,26 Millimetern passen, so die Forscher. Es könnte auch möglich sein, ein hochauflösendes Bild mit 3-Nanometer-Pixeln zu erhalten, möglicherweise so groß wie ein Stadion JumboTron, sagte Xu. Eine andere Möglichkeit sind dichtere Photovoltaikzellen, die die Sonnenenergie effizienter speichern.

Russells und Xus Ansatz unterscheidet sich von dem Versuch anderer Forscher, die Speicherdichte zu erhöhen. Die meisten benutzen optische Lithographie, die Licht durch eine Maske auf eine lichtempfindliche Oberfläche sendet. Dieser Prozess erzeugt ein Muster, um die Copolymere in den Zusammenbau zu bringen.

Die neue Technologie könnte Chip-Merkmale mit einer Breite von nur 3 nm erzeugen, die weit über den gegenwärtigen Mikroprozessor-Herstellungstechniken liegen, die bestenfalls Merkmale mit einer Breite von 45 nm erzeugen. Die Photolithographie stößt auf grundlegende Barrieren, um eine höhere Dichte zu erreichen, und der neue Ansatz verwendet weniger umweltschädliche Chemikalien, sagte Xu. Aber das Anwenden der Technik auf CPUs würde einige Herausforderungen mit sich bringen, wie die Notwendigkeit, zufällige Muster auf einer CPU zu erzeugen, sagte Xu.

Unter anderem könnte ein solcher Sprung in der Speicherdichte die Menge an Inhalt verändern, die a die Person könnte mit sich tragen oder die Qualität von Medien, die auf Platten geliefert werden, sagte Nathan Brookwood, Principal Analyst bei Insight64. Zum Beispiel könnten Filme zu Hologrammen werden, sagte er.

"Gerade wenn wir denken, dass wir technisch so hoch entwickelt sind, was wir können, kommt jemand mit einer solchen Vorstellung, die das Potenzial hat, die Wirtschaft in so vielen verschiedenen Bereichen grundlegend zu verändern", sagte Brookwood.

Ultra-hoch -Definitionsanzeigen haben laut IDC-Analyst Tom Mainelli weniger praktisches Potenzial. Die Bild- und Videostandards von heute, einschließlich denen, die in HDTV verwendet werden, könnten einen Bildschirm mit 3-nm-Pixeln nicht nutzen, sagte er. Und wenn es um Monitore geht, ist der Preis der König.

"Sie könnten sehen, wie hoch dieser Grad an Genauigkeit ist (in einem Bereich wie der medizinischen Bildgebung) … aber reden wir von einem $ 10.000 Display? " Mainelli sagte.

Insight64 Brookwood sagte, dass die Technologie, für die Berkeley und Amherst ein Patent angemeldet haben, zurück zu grundlegenden Durchbrüchen, die die IT-Industrie geschaffen hat, sagte er.

"Es ist diese Art der Grundlagenforschung schuf die Möglichkeiten, die Silicon Valley und die amerikanische Fertigung groß gemacht haben ", sagte Brookwood. "In den letzten Jahren (in den USA) gab es immer weniger Leute, die auf dieser Ebene der grundlegenden Dinge arbeiteten", sagte er.