Euroopa Kosmoseagentuur (ESA) langetas eelmisel neljapäeval otsuse, milliste M-klassi missioonide võimalikkuse uurimisega tuleval aastal jätkata.
ESA Science Programme Committee (SPC) kiitis heaks kolme projekti nn. defineerimisfaasi sisenemise. Tegu on järgmise sammuga pikas valikus, millised kaks missiooni tõepoolest ka käiku lähevad.
ESA kosmoseprogramm jätkub. Allikas: ESA
Kolmeks valitud ettepanekuks osutusid Eukleides, Planetaarsete möödumiste ja tähtede heleduse kõikumise uurija (PLATO) ja Päikese kaaslane (Solar Orbiter.)
Eukleidese ülesandeks on leida vastus moodsa fundamentaalfüüsika ja kosmoloogia ühele põhiküsimusele tumeenergia ja tumeaine loomuse kohta. Astronoomid on nüüdseks veendunud, et need kaks moodustavad meie universumist vaieldamatu enamuse. Tavalist nähtavat ainet on vaid 3% ringis. Eukleides hakkaks uurima galaktikate paiknemist, eesmärgiga leida tumedate komponentide roll universumi ehituses.
PLATO missiooni käigus loodetakse teada saada, kui tihti tähtede ümber planeete tõepoolest leidub, See hõlmaks ka nn. Kuldtsoonis paiknevate Maa-analoogide otsimist. Lisaks oleks PLATO võimeline uurima ka tähtede sisemust, märgates harva tähtede pindu lõhestavaid hiiglaslikke gaasipurskeid.
Solar Orbiter hakkaks uurima aga midagi märksa Maa-lähedasemat – meie Päikest ennast. Seda lähemal, kui taolised uurimissatelliidid kunagi varem, Päikesest pelgalt 62 päikeseradii kaugusel. Kaaslane saadaks pilte ning andmeid Päikese polaarregioonide ning tagakülje kohta ka siis, kui need Maalt näha ei ole.
Nimetatud kolm missiooni on finalistid 52-st 2007. aastal tehtud ettepanekust, pääsedes läbi ka tööstuslikust hinnangust 2008, mis kärpis projektide arvu kuueni. „See on olnud väga raske otsus, kõik väljapakutud missioonid on olnud väga tugeva teadusliku tagapõhjaga,“ ütles Lennart Nerdh, SPC komisjoni üks liikmetest.
Viimane otsus, millised kaks projekti tõepoolest käiku lähevad, tehakse 2011.aasta keskpaigas. Lõpliku hinnangukriteeriumina saab kindlasti määravaks ka nende hind ning suhe ESA eelarvesse. Lisaks on kõigi projektide puhul vaja lahendada ka mitmeid probleemseid kohti, mida loodetakse teha defineerimisfaasis.
Vahepeal peab SPC juunis otsustama ka selle, kas osaleda SPICA programmis. SPICA oleks Jaapani kosmoseagentuuri (JAXA) poolt juhitud infrapunateleskoobi projekt, mis täidaks seni pimeda spektrivahemiku ESA-NASA Webb teleskoobi ning ALMA teleskoobi vahel. SPICA keskenduks noortes ja kaugetes galaktikates tekkivate planeetide moodustumise uurimisele.
„Need missioonid jätkavad Euroopa seotust maailmaklassilise kosmoseteadusega ning demonstreerivad, et ESA Cosmic Vision programm keskendub selgelt maailma kosmoseteaduse põhiküsimustele,“ lausus David Southwood, ESA teaduse -ja robotuuringute direktor uhkelt.
Allikas:
ESA – „ESA chooses three scientific missions for further study“
Lisaks:
« Older Entries Subscribe to Latest Posts
27 Feb 2010
NASA uuring annab aluse teadliku kliimapoliitika kujundamiseks
NASA Goddardi kosmoseuuringute instituudi tehtud uurimus reastab globaalse soojenemise põhjused majandussektorite alusel ning annab aimu kliimamuutuste tulevikust.
Aastakümneid on teadlased uurinud gaase ja osakesi, mis potentsiaalselt muudavad Maa kliimat. Selle ajaga on selgeks saanud, et teatud õhus leiduvad kemikaalid püüavad Päikese valguse kinni ning soojendavad sellega kliimat, mil teised hoopiski peegeldavad Päikese kiiri, põhjustades kliima jahenemist.
Seni on kliimamuutuste kohta tehtud uuringud peamiselt analüüsinud erinevate ühendite mõju kliimale. Nadine Ungeri juhitud töörühma uuring läheneb probleemile aga intuitiivsemast küljest, uurides gaaside ja aerosoolide mõjusid majandussektorite kaupa. Iga majandusharu emiteerib unikaalse spektri gaase ning aerosoole, mõjutades seega kliimat eri viisidel ning erineval ajaskaalal.
Kliimat mõjutavate gaaside jaotus majandussektorite alusel. Allikas: NASA GISS/Unger
“Me tahtsime pakkuda informatsiooni kujul, mis oleks kliimapoliitika kujundatele kasulik. Selline lähenemisviis teeb kergemaks erinevate (majandus)sektorite kindlaks tegemise, mille emissioonide vähendamine oleks kliimale kasulik ning neid, mis võivad põhjustada soovimatuid tagajärgi,” ütles Unger.
Ajakirjas Proceedings of the National Academy of Sciences 3.veebruaril avaldatud uurimuses kirjeldab Ungeri töörühm, kuidas nad kasutasid praeguse aja kliimamudelit, et hinnata 13 erineva majandussektori mõju kliimale aastatel 2000 kuni 2100. Oma arvutuste aluseks võtsid nad teadlaste poolt üle kogu maailmas kogutud emissioonide andmed. Oma hinnangutes eeldasid nad, et emissioonide kogus jääb tulevikus enam-vähem samaks.
Nende analüüsi kohaselt on mootrsõidukitel atmosfäärisoojenemisel suurim osa, kuna nende poolt õhkupaisatavatel kasvuhoonegaasidel on kliimat soojendav mõju. Samas emiteerivad nad vaid väheseid kliimat jahutavaid aerosoole. Teisele kohale platseerus majapidamistes biokütuste kasutamine. Elusloomade kasvatus, eriti metaani õhku paiskav karjakasvatus jäi aga üllatavalt kolmandaks.
Teisest küljest emiteerib tööstussektor tervet hulka sulfaate ning teisi kliimat jahutavaid aerosoole, mis vastutavad suuresti kliimajahenemise eest. Biomassi põlemisel, mis ilmneb suuresti looduslike tulekahjude tõttu, paisatakse õhku suur kogus orgaanilisi süsinikuosakesi, mis blokeerivad Päikese kiirgust.
Siiski on aerosoolidel kliima jahutamise kõrval ka ohtlik mõju inimeste tervisele. Mitmetes arengumaades tehakse kõvasti tööd, et nende hulka õhus vähendada. Selline tegevus aga eemaldab ühe hoova globaalse soojenemise peatamiseks. Õhku paisatavad aerosoolid on viimastel aastakümnetel soojenemist suurel määral tasakaalustanud.
“Soojenemine peaks kiirenema, kui me jätkame aerosoolide eemaldamist,” ütles Unger. “Siiski ei ole meil selle sammu tegemisel valikut, kuna inimeste –ning ökosüsteemi tervis on esikohal. See tähendab aga, et me peame suuremat tööd tegema kasvuhoonegaaside vähendamisel,” lisas ta.
Uuringu kohaselt muutub kliimat mõjutavate majandusharude paigutus aga aastaks 2100 tunduvalt. Aastaks 2050 saab suurimaks globaalse soojemise põhjustajaks elektritootmine. Tööstussektor kasvab 2100. aastaks kolmandaks suurimaks mõjutajaks.
Kliimat mõjutavate tööstusharude jaotus aastal 2020 ja 2100. Allikas: NASA GISS/Unger
“Vahe tuleb sellest, et kasvuhoonegaaside mõjud kasvavad ja intensiivistuvad aja jooksul, kuna nad jäävad atmosfääri pikaks ajaks. Aerosoolid aga sajavad paari päeva jooksul pärast õhku paiskamist taas alla, mõjutades kliimat vaid lühikest aega,” selgitas Unger.
Iga majandusharu puhul uuris Ungeri töörühm erinevate keemiliste ühendite mõjusid, kaasa arvatud süsinikdioksiidi, lämmastikdioksiidi, metaani, orgaanilise süsiniku, musta süsiniku, nitraatide, sulfaatide ning osooni mõjusid.
Samuti uuris rühm, kuidas emissioonid pilvi mõjutavad, millel on kliimale kaudne mõju. Mõned aerosoolid, eriti sulfaadid ning orgaaniline süsinik muudavad pilvi heledamaks, suurendades sellega nende albeedot. Lisaks pikendavad aerosoolid pilvede eluiga, põhjustades sellega kliimat jahutavat efekti. Samal ajal neelab aga must süsinik ehk tahm Päikese valgust, soojendades sellega atmosfääri ja põhjustab pilvede kadumist. Antud protsessi nimetatakse pool-otseseks aerosooli efektiks ning sellel on kliimat soojendav mõju.
Uue analüüsi kohaselt soodustavad biomassi põletamine ja tööstusektori emissioonid aerosooli ja pilve vahelisi protsesse, millel on kliimale suur jahutav mõju. Samas põhjustab teedel liikuv transport ja majapidamistes põletatavad biokütused pilvedega seonduvat soojenemist.
Siiski on aerosoolide täpsete mõjude kindlakstegemiseks vaja teha veel palju uuringuid. “Kuigi meie hinnangud klapivad rahvusvahelise kliimamuutuste nõukogu omaga (IPCC,) valitseb antud valdkonnas veel suur ebakindlus,” hoiatab Unger.
Allikas:
NASA “Road Transportation as Key Driver of Warming in New analysis from NASA”
http://www.nasa.gov/topics/earth/features/road-transportation.html
Lisaks:
Intervjuu Nadine Ungeriga
http://www.nasa.gov/topics/earth/features/unger-qa.html
Aerosoolide mõjust kliimale:
http://earthobservatory.nasa.gov/Features/Aerosols/
27 Feb 2010
Grafeenist ‘nanovõrgul’ potentsiaali muuta elektroonikaseadmete tulevikku
Grafeenil, ühe aatomkihi paksusel meekärje struktuuriga süsiniku võrestikul on potentsiaali leida tulevikus kasutust raadiotes, arvutites, telefonides ning muudes elektroonikaseadmetes. Kuid selle rakendamist takistab fakt, et pool-metallilisel grafeenil puudub keelutsoon, mistõttu ei saa seda hästi kasutada kui pooljuhti, et võimendada või lülitada elektroonilisi signaale.
Kuigi grafeenlehekesi nanoribadeks lõigates võib tekitada suurema keelutsooni ning seeläbi seadmete töövõimet parandada, on nanoribadest valmistatud seadmetel tüüriv vool piiratud ning praktikas oleks selliste seadmete konstrueerimiseks tarvis toota suures koguses tihedasti üksteise kõrvale asetatud nanoribade komplekte. Selline protsess on aga veel saavutamata.
UCLA Henry Samueli School of Engineering and Applied Science’i tehnika ning materjaliteaduse professor Yu Huang on aga koostöös oma uurimisgrupi ja UCLA keemiaprofessori Xiangfeng Duan‘iga grafeeniga seotud väljakutsetele ehk uue lahenduse leidnud.
Ajakirja Nature Nanotechnology märtsikuises väljaandes ilmuvas artiklis kirjeldab Huang‘i töörühm uue grafeenist koosneva nanostruktuuri – grafeen-nanovõrgu(GNM) – valmistamist. Uus struktuur võimaldab tekitada suures grafeenlehes keelutsooni, et luua väga ühtlane ja õhuke pooljuhtkiht, mida on võimalik töödelda standardsete pooljuhttöötlus meetoditega.
,,Nanovõrgu valmistamiseks tuleb grafeenkihti(desse) torgata tihedasti üksteise kõrval paiknevate ridadena augud, kasutatades õhukest isevalmistatud kopolümeerist kilet kui katvat šablooni,” lausus Huang.
Nanovõrgul võib olla erinevaid perioodilisusi, see tähendab kaugusi kahe kõrvutiasetseva nanoaugu keskpunktide vahel. Minimaalne kaugus kahe naaberaugu servade vahel on aga kõigest 5 nanomeetrit.
Võimalus ise valida nanovõrgu perioodilisust ning kaugust kahe naaberaugu servade vahel on nanovõrgu elektrooniliste omaduste reguleerimise osas väga oluline, sest laengute kandmise omadused sõltuvad paljuski kriitilise voolu trajektooride arvust ning laiusest.
Huang‘i töörühm on selliseid nanovõrke pooljuhtkanalitena kasutades demonstreerinud toatemperatuuril funktsioneerivaid transistoreid, mis suudavad kannatada ligi 100 korda suuremaid voolutugevusi kui üksikutest grafeen-nanoribadest koosnevad seadmed, kuid millede sisse-väljalülitussuhted on võrreldavad. Sisse-väljalülitussuhe on suhe voolude vahel, mis läbivad seadet kui see on kas sisse või välja lülitatud. Üldjuhul näitab see ära kui efektiivselt on võimalik transistorit sisse ja välja lülitada.
Teadlased demonstreerisid ka, et varieerides kaugust kahe kõrvutiasetseva nanoaugu servade vahel on võimalik sisse-väljalülitussuhet muuta.
,,Grafeen-nanovõrgu abil on võimalik lahendada mitmeid kriitilisi probleeme seoses grafeeniga, samuti kaovad ära mitmed tootmisega seotud küsimused,,” ütles Huang. ,,Seoses hiljutiste edusammudega grafeeni ‘kasvatamisel’ suuremõõtmelisele alusmaterjalile on nanovõrgu kontseptsioonil potentsiaali teha võimalikuks ühtlane ja õhuke pooljuhtkiht, mida oleks võimalik kasutada integreeritud seadmete ning vooluringide tootmiseks, kus seadme mõõtmeid ning juhtivusvoolu suurust on võimalik eelistuste kohaselt muuta.
,,Seega on grafeen-nanovõrgu kontseptsioon teerajajaks grafeeni praktilistele rakendustele pooljuhtmaterjalina tuleviku elektroonikaseadmetes. Grafeen-nanovõrgu ainulaadne struktuur ning elektroonilised omadusted võivad tulevikus avada uksed ka uutele võimalustele ülitundlike biosensorite ning järgmise spintroonika( http://en.wikipedia.org/wiki/Spintronics ) generatsiooni vallas, alustades magnetsensoritest ja lõpetades mäluseadmetega,” ütles ta.
Lähemalt: http://www.physorg.com/news186397884.html
27 Feb 2010
Bloom Energy tõi avalikkuse ette tuleviku kütuseelemendi
Kolmapäeval tõi firma Bloom Energy avalikkuse ette uue innovatiivse kütuseelemendi, mis lubab toimetada ka kõige kaugematesse maailmanurkadesse puhast ja taskukohast energiat.
Oma ametliku debüüdi tegid Bloom’i serverid eBay hoones, mida need energiaallikad nüüd osaliselt töös hoiavad. Serverid on kokku pandud kütuseelementidest, mis omakorda on valmistatud silikoonist – materjalist, mida leidub rikkalikult liivas.
“Bloom’i kütuseelementide tehnoloogial on potentsiaali tuua praegusesse energiatööstusesse suuri muutusi,” lausus California kuberner Arnold Schwarzenegger tutvustades Bloom’i asutajat K.R.Sridhar‘i.
“Ta on inimene, kes ei kujunda mitte ainult California, vaid kogu maailma energiatulevikku,” ütles ta. Kutsetega ürituse mõjuvõimsatest isikutest koosneva publiku hulgas olid ka Google‘i kaasasutaja Larry Page, eBay tegevdirektor John Donahoe ning endised USA riigisekretärid George Shultz ja Colin Powell.
Kütuseelementide tehnoloogia ulatub tagasi 1800-ndate keskpaika, kuid Bloom’il õnnestus leida viis kus pole tarvis kalleid metalle nagu plaatina, vaid energiat toodetakse hapnikumolekule liikuma pannes.
Vastavalt Sridhar’ile töötavad Bloom’i serverid mitmete kütuste põhjal, mis tähendab seda, et tarbija võib ise valida kütuse, mis on lähiümbruses kergesti kättesaadav või taskukohane.
Servereid, mida vaatamata Sridhari halvakspanule hüüdnime suhtes “Bloom box‘ideks” hüütakse, on Californias saladuskatte all testinud juba mitmed suurkorporatsioonid, kaasa arvatud eBay, Wal-Mart ja Coca-Cola.Bloom’i esimene klient oli Google, kes ostis neli serverit, mis paigutati nende Californias Mountain View’s asuvasse hoonesse. ”Ma olen selle projekti suur toetaja,” ütles Page. “Ma tahaksin näha, et ühel hetkel, kui see tehnoloogia valmis on, töötaks kogu meie andmebaas sellel,” ütles Page.
Iga Bloom’i server, võimeline tootma 100 kilovatti energiat, maksab 700-800 tuhat dollarit, kuid pärast tootmise suurenemist ning efektiivsete mõõtmete saavutamist oodatakse suurt hinnalangust. Et tehnoloogia jõuaks kasutusele ka kodudes, läheb Sridhari arvates veel ligi kümme aastat. Bloom’i serverid toodavad energiat 60% puhtamalt kui sütt põletavad elektrijaamad ning elektriliine pidi kohale vedamise asemel toodavad nad energiat kohapeal.
Väidetakse, et Bloom’i uued energiaallikad on kaks korda efektiivsemad kui Ühendriikide elektrivõrk, mis tähendab, et sama koguse energia tootmiseks kulub poole vähem kütust. Telliskivisuurust kütuseelementi käes hoides ütles Sridhar, et praegu paneks see põlema tavalise elektripirni, kuid tulevikus suudab see rahuldada ühe tavalise USA kodumajapidamise energiavajaduse. Bloom’i serveriga toodetud elektrienergia maksab ligikaudu üheksa senti(1,012 kr) kilovatttunni kohta võrreldes tavapärase 14-15 sendiga(1,687kr). Sridhar‘i andmetel tasuvad serverid ennast energia arvelt säästmisega ära kolme kuni viie aastaga, ning neil on 10-aastane garantii.
Endine riigisekretär ning Bloom’i juhatuse liige Colin Powell arvas, et serveritest võib saada tulutoov asi ka sõjaväele, mis on sõjatehnika arenguga seoses muutunud üha rohkem energiast sõltuvaks. See on läbimurre,” ütles Powell. “Varem või hiljem saab see tehnoloogia olema kodudes üle kogu Ameerika. Mõelda vaid mida tähendab see kogu inimkonna jaoks.”
Loe ka: http://www.physorg.com/news186246027.html
26 Feb 2010
Maailma tundlikuim neutriinoeksperiment kogub hoogu
Jaapanlaste poolt juhitud rahvusvahelise T2K eksperimendi teadlased teatasid teisipäeval, et nad on teinud suure sammu salapäraste neutriinovõnkumiste põhjuste mõistmiseks.
„T2K“ (Tokai-to-Kamioka, J.J.O.) eksperimendis tekitatakse Tokai osakestekiirendis (J-PARC) tihe neutriinode kiir, mis sihitakse Kamiokande maa-alusese neutriinodedetektori poole. 24.veebruaril teatasid eksperimendis osalevad füüsikud, et nad on esimest korda edukalt tulistanud ning registreerinud neutriinode kiire 295 kilomeetri kaugusel asuvas Kamiokande kompleksis. „See on suur samm edasi,“ ütles T2K eestkõneleja Takashi Kobayashi, lisades, et nad on töötanud üle kümne aasta, et see projekt üleüldse võimalikuks saaks.
Neutriinod reageerivad tavalise ainega väga harva ning seega on neid väga raske registreerida. Siiski kasvab võimalus, et vähemalt üks neist detektoris aatomituuma tabab ja selle tagajärjel valgust kiirgama paneb, tunduvalt, kui neid on kimbus triljoneid. Jaapani T2K eksperimendi eesmärgiks on uurida äärmiselt veidrat sorti moondumisreaktsiooni, kus elektron-, müüon -ja tau-neutriinod spontaanselt üksteiseks muutuvad. Kuigi füüsikud olid juba enne sellisest värvi muutusest teadlikud, on säärase neutriinovõnkumise põhjuste detailid siiski veel hägused.
Kuna neutriinode ja aine vastastikmõju on äärmiselt väike, võivad nad läbida tervet Maad, kaldudes algsest trajektoorist vähem kõrvale, kui aknaklaasi läbiv valguskiir. Nõrk reaktsioon lubab teadlastel nende käitumise kohta väga täpseid hinnanguid anda. Seetõttu oli šokeeriv, kui Päikese termotuumareaktsioonist lähtuv neutriinode voog oli tunduvalt väiksem, kui arvatud. Teine anomaalia ilmnes, kui Super-Kamiokande detektori kogutud andmete põhjal näidati, et kosmiliste kiirte poolt atmosfääris tekitatav neutriinode voog erines oluliselt, sõltudes sellest, kas neutriinod tulid ülevalt või altpoolt. Praeguse osakestefüüsika käsitluse kohaselt ei ole selline asi võimalik. Teised eksperimendid on näidanud, et sääraseid anomaaliaid tekitavad neutriinovõnkumised, kui need üksteiseks muunduvad.
Super-Kamiokande neutriinode detektor. Allikas: J-PARC
T2K eksperiment konstrueeriti, et mõõta sääraseid võnkumisi senisest tunduvalt täpsmemini. Lisaks võimaldab parem võimekus registreerida ka praeguseni eksperimentaalselt kinnitamata J-PARC-is tekitatud müüon-neutriinode muutumist elektron-neutriinodeks. „Antud eksperiment on kümme korda tundlikum, kui ükski seni läbi viidud,“ kinnitas David Wark, Londoni Imperial kolledži professor. Kogutud andmed võivad heita ka valgust küsimusele, miks me üleüldse eksisteerime. „Meile teada olevate füüsikaseaduste kohaselt peaks olema ainet ja antiainet universumis sama palju,“ lisas Wark. Kuna aga tavaline aine ja antiaine annihileerivad teineteist, siis peaks praeguse kosmose asemel eksisteerima universum, mis koosneks ainult puhtast kiirgusest. Seetõttu peavad kehtima antiaine ja tavalise aine jaoks erinevad füüsikaseadused. „Me ei tea veel, mis see täpselt on, ent neutriinovõnkumised on üks koht, kust see erinevus tulla võib,“ ütles Wark.
Eksperimendi kollektiivi entusiasmi jagas ka CERN-i direktor Rolf Heuer: „Maailma ühe esimese neutriinode superkiirgaja töö algus on suur saavutus ning toob kindlasti kaasa parema arusaamise nendest müstilistest osakestest. Kuigi ajal, mil maailma vaevavad finantsraskused on tähtis meeles pidada, et baasteadused on ja jäävad progressi lahutamatuks osaks. Seetõttu on südantliigutav, et selline initsatiiv viimaks käiku läks.“
- Eksperiment koosneb uuest neutriinodekiirgajast, mis kasutab neutriinode tekitamiseks J-PARC-i 30Gev võimsusega sünkrotoni ja 280 m kaugusel paiknevat neutriinode tekitamis sihtmärki, ning 296 km kaugusel asuvast Super-Kamiokande detektorist
- T2K kollektiiv koosneb 508-st füüsikust kokku kaheteistkümnest riigist
Allikad:
T2K eksperimendi pressiteade:
http://www.kek.jp/intra-e/press/2010/T2KfirstEvent.html
Artikkel ajakirjas The New Scientist:
http://www.newscientist.com/article/dn18582-worlds-most-sensitive-neutrino-experiment-begins.html
Lisaks:
T2K eksperimendi koduleht:
http://jnusrv01.kek.jp/public/t2k/index.html
J-PARC-i osakestekiirendi kompleksi koduleht:
Kamiokande detektor:
http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/sk/index-e.html
24 Feb 2010
Grafeentransistor tegi uue kiirusrekordi
Ameerika Ühendriikides valmis hiljuti maailma kiireim grafeentransistor, äralõikesagedusega 100GHz. Transistori ehitanud teadlaste arvates on tulevikus võimalik seadme mõõtmeid vähendada ja optimiseerida nii, et see oleks kiireim kõigist harilikest silikoonipõhistest transistoritest. Uus transistor leiaks kasutust mikrolaine-kommunikatsiooniseadmetes ning pilditöötlustehnoloogiates.
Et elektronid suudavad liikuda kõigest ühe süsiniku aatomkihi paksuses grafeenis ülisuurel kiirusel, on seda tulevikus võimalik kasutada paljudes elektroonikaseadmetes. Elektronid käituvad seal kui relativistlikud osakesed, millel puudub seisumass. Tänu sellele ning muudele ebatavalistele füüsikalistele ning mehaanilistele omadustele võib “imematerjal” grafeen tulevikus asendada elektroonikatööstuses rohkesti kasutatavat silikooni, et valmistada kiiremaid transistoreid kui ükski senitoodetutest.
Phaedon Avouris ja Yu-Ming Lin koos kolleegidega IBMi TJ Watson Research Centre’is New Yorgis alustasid oma väljatransistori valmistamist kuumutades õhukest silikoonkarbiidi(SiC) plaadikest, et grafeeni kujul saada pindmiseks kihiks süsiniku aatomid. Seejärel sadestati grafeenile lätte- ja suudmeelektroodid, jättes nende vahele katmata grafeensüvendid.
Kõige keerulisem oli aga järgmine samm – õhukese isoleerkihi sadestamine veel katmata grafeenile, kahjustamata selle elektroonilisi omadusi. Et kaitsta grafeeni, asetati sellele õhuke, 10 nanomeetrine (10-9 meetrit) kiht polü-hüdroksu-stüreeni – kaubanduslikus pooljuhttöötluses kasutatav polümeer. Seejärel sadestati üksteise järel tavaline oksiidikiht ning metallist paisuelektrood.
Paisu laius on üpriski suur, 240 nanomeetrit, kuid füüsikute arvates on seda tulevikus võimalik seadme parendamise eesmärgil vähendada.
Sama paisu laiuse juures on uuel grafeentransistoril kõrgem äralõikesagedus kui parimatel silikoonipõhistel MOSFETidel(metall-oksiid-pooljuht väljatransistor, S.K), millede äralõikesagedus on ligikaudu 40GHz. Äralõikesageduseks nimetatakse sagedust, millest kõrgema korral transistori töövõime langeb märgatavalt. Uus seade purustas IBMi eelmise rekordi, milleks oli 26GHz.
Erinevalt teistest, grafeenplaadikestest tehtud, väljatransistoritest kasutati selle seadme valmistamiseks pooljuhttööstuses kasutatavaid tehnoloogiaid. ,,Meie töö demonstreerib esmakordselt, et kõrgtehnoloogilisi grafeenil põhinevaid seadmeid on võimalik toota tehnoloogiliselt kasulikus mikroprotsessori suurusskaalas,” sõnas Avouris. Ent seesugustel grafeenseadmetel on ka puudusi, nimelt ei ole võimalik neid kasutada arvutites leiduvates digitaalahelates. Seda sel põhjusel, et grafeenil puudub juhtivus- ja valentselektronide vahel keelutsoon, kuid just see tsoon võimaldab tavalistel pooljuhtidel voolu vastavalt kas sisse või välja lülitada. See-eest on selliseid kõrgsageduslikke transistoreid võimalik kasutada analoog-mikrolainete võimendamiseks kommunikatsiooniseadmetes ning pilditöötlusrakendustes, kaasa arvatud kõrgresolutsioonilistes radarites, meditsiinis ning turvaseadmetes.
Järgmisena on IBMi teadlastel plaanis vähendada transistori mõõtmeid, valmistada puhtamat grafeeni ning optimiseerida seadme ehitust. ,,Sellised transistorid ületavad tulevikus kõik harilikud seadmed,” arvas Avouris. Samuti on töögrupil plaanis uurida võimalusi keelutsooni tekitamiseks grafeentransistorisse, et seda oleks võimalik ka digitaalahelates kasutada.
Artikkel avaldati ajakirjas Science.
Loe ka artiklit ajakirjas PhysicsWorld: http://physicsworld.com/cws/article/news/41643
23 Feb 2010
ESA kitsendab valikut – võistlustules jätkab 3 M-klassi missiooni
Euroopa Kosmoseagentuur (ESA) langetas eelmisel neljapäeval otsuse, milliste M-klassi missioonide võimalikkuse uurimisega tuleval aastal jätkata.
ESA Science Programme Committee (SPC) kiitis heaks kolme projekti nn. defineerimisfaasi sisenemise. Tegu on järgmise sammuga pikas valikus, millised kaks missiooni tõepoolest ka käiku lähevad.
ESA kosmoseprgoramm jätkub. Allikas: ESA
Kolmeks valitud ettepanekuks osutusid Eukleides, Planetaarsete möödumiste ja tähtede heleduse kõikumise uurija (PLATO) ja Päikese kaaslane (Solar Orbiter.)
Eukleidese ülesandeks on leida vastus moodsa fundamentaalfüüsika ja kosmoloogia ühele põhiküsimusele tumeenergia ja tumeaine loomuse kohta. Astronoomid on nüüdseks veendunud, et need kaks moodustavad meie universumist vaieldamatu enamuse. Tavalist nähtavat ainet on vaid 3% ringis. Eukleides hakkaks uurima galaktikate paiknemist, eesmärgiga leida tumedate komponentide roll universumi ehituses.
PLATO missiooni käigus loodetakse teada saada, kui tihti tähtede ümber planeete tõepoolest leidub, See hõlmaks ka nn. Kuldtsoonis paiknevate Maa-analoogide otsimist. Lisaks oleks PLATO võimeline uurima ka tähtede sisemust, märgates harva tähtede pindu lõhestavaid hiiglaslikke gaasipurskeid.
Solar Orbiter hakkaks uurima aga midagi märksa Maa-lähedasemat – meie Päikest ennast. Seda lähemal, kui taolised uurimissatelliidid kunagi varem, Päikesest pelgalt 62 päikeseradii kaugusel. Kaaslane saadaks pilte ning andmeid Päikese polaarregioonide ning tagakülje kohta ka siis, kui need Maalt näha ei ole.
Nimetatud kolm missiooni on finalistid 52-st 2007. aastal tehtud ettepanekust, pääsedes läbi ka tööstuslikust hinnangust 2008, mis kärpis projektide arvu kuueni. „See on olnud väga raske otsus, kõik väljapakutud missioonid on olnud väga tugeva teadusliku tagapõhjaga,“ ütles Lennart Nerdh, SPC komisjoni üks liikmetest.
Viimane otsus, millised kaks projekti tõepoolest käiku lähevad, tehakse 2011.aasta keskpaigas. Lõpliku hinnangukriteeriumina saab kindlasti määravaks ka nende hind ning suhe ESA eelarvesse. Lisaks on kõigi projektide puhul vaja lahendada ka mitmeid probleemseid kohti, mida loodetakse teha defineerimisfaasis.
Vahepeal peab SPC juunis otsustama ka selle, kas osaleda SPICA programmis. SPICA oleks Jaapani kosmoseagentuuri (JAXA) poolt juhitud infrapunateleskoobi projekt, mis täidaks seni pimeda spektrivahemiku ESA-NASA Webb teleskoobi ning ALMA teleskoobi vahel. SPICA keskenduks noortes ja kaugetes galaktikates tekkivate planeetide moodustumise uurimisele.
„Need missioonid jätkavad Euroopa seotust maailmaklassilise kosmoseteadusega ning demonstreerivad, et ESA Cosmic Vision programm keskendub selgelt maailma kosmoseteaduse põhiküsimustele,“ lausus David Southwood, ESA teaduse -ja robotuuringute direktor uhkelt.
Allikas:
ESA – „ESA chooses three scientific missions for further study“
http://www.esa.int/esaCP/SEMSHM7CS5G_index_0.html
Lisaks:
M-klassi projektide ajakava
http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=42370
ESA Cosmic Vision programm
http://www.esa.int/esaSC/SEMA7J2IU7E_index_0.html