Paljude komposiitmaterjalidest valmistatud detailide valmistamisel ja parandamisel on vaja neid kuumutada. Kui töödeldavad esemed on väga suured või on nad juba kusagile külge kruvitud (näiteks lennukile), siis võib kuumutamine olla vägagi kulukas ja aeganõudev protsess. Ka energia tarbimise poolest – tüüpiliselt tuleb sellisel töötlusel esmalt üles soojendada ahi, alles pärast seda saab asuda detaili kallale, […]
Valmistati materjal, millel on negatiivne murdumisnäitaja nähtavas spektri piirkonnas
Ajakirja Nature väljaandest Scientific reports saime lugeda, et esmakordselt on saadud ja ära mõõdetud nähtavas piirkonnas negatiivset murdumisnäitajat omav materjal. Töö on tehtud Hiina teadlaste poolt ja selle rõhk on just materjali valmistamise meetodil. Ja õige ka – oleme ju siinsetelgi veergudel mitut puhku rääkinud, kui keeruline on spektri nähtavasse piirkonda sobivaid metamaterjale valmistada. Juuresolev […]
Söövitusmeetod aitab 2-D struktuuridest luua 3-dimensionaalseid
Tänapäevases kaugsides kannab valgus digitaalset informatsiooni kilomeetrite taha vaid sekunditega. Kohandatud optilised materjalid kontrollivad valgussignaale. Teadlased Berliini, Louvain’i ja Karlsruhe Tehnoloogia Instituutidest esitavad ajakirjas Advanced Functional Materials meetodit footonkristallide tootmiseks. Nende optilised omadused on paika pandud mikromeetri suuruste struktuuridega. Antud meetod on kiire, odav ja lihtne ning kasutab osaliselt iseorganiseeruvuse printsiipi. „Materjalide optilisi omadusi saab […]
Fluorestseeruvad nanotorud – uus aken aju ehitusse
Stanfordi Ülikooli teadlased töötasid hiljuti välja maailma esimese mitteinvasiivse pildistustehnoloogia, mis suudab tuvastada hiire aju veresoontes asuvaid kuni mikromeetrise läbimõõduga struktuure. Meetodis süstitakse hiire ajusse ühekihilisi süsiniknanotorusid (ingl. k. single-walled carbon nanotubes) ja detekteeritakse nende kiiratavat valgust. Veresoonte struktuuri ja seal oleva vere voolamist on erakordselt oluline teada näiteks insuldi, dementsuse ja ajukasvajate ravimisel. Tänapäeval tugineb ajust kujutise saamine peamiselt […]
Kõverast süsinik-nanotorust kvantbitt
Kvant-teaduse üks populaarsemaid väljakutseid on kvantbiti valmistamine. Binaarsüsteemis lülitamine on oluline nii tava- kui kvantarvutis. Kui arvuti ei lülita, siis see ka ei arvuta. Üks võimalikke bitikandidaate on elektroni spinn, mille suund vastab binaarses süsteemis ühele või nullile. Seni on probleemiks olnud elektronspinni superpositsiooni stabiilsus. Delfti Tehnoloogiaülikooli ning Foundation for Fundamental Research on Matter teadlastel […]
Nanotraatidega kaetud päiksepaneel
Taani Niels Bohri Instituudi Nanoteaduse keskuse ning Šveitsi Lausanne’i Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne füüsikud näitasid, et üksik nanotraat võib päikesevalguse vihku kuni 15 korda tihedamaks fookustada. Üllatavate, teadusajakirjas Nature Photonics ilmunud tulemuste valguses on käiku lükatud uue põlvkonna päikesepaneeli arendamine. Kopenhaageni Ülikooli Niels Bohri Instituudi PhD Peter Krogstrup on viimastel aastatel oma töörühma tähelepanu […]
Jälgiti ammuennustatud aatomkollapsi
Ameerika Energeetikaministeeriumi Berkeley nimelise laboratooriumi ning California Berkeley Ülikooli teadlased valmistasid grafeeni pinnale kriitilise laenguga tuuma, millel jälgiti 70 aastat tagasi kvantmehaanika seadustega ennustatud aatomkollalpsi (atomic collapse). Katsega tõestati, et kollaps toimub väga suurte aatomtuumade läheduses. „Aatomkollaps on üks grafeeni uurivate teadlaste ning aatomi-ja tuumafüüsikute pühasid kraale,“ piltlikustas Ameerika Energeetikaministeeriumi teadlane Michael Crommie. „Meie töö […]
Valmistati uutmoodi valgusdioodid
Karlsruhe Tehnoloogiainstituudi (KarlsruherInstitut für Technologie, KIT) ja Toronto Ülikooli teadlased valmistasid hea valgussaagisega, raskemetallivabad ning laia värvispektriga nanokristall-valgusdioodid. Keemikutest, materjaliteadlastest ja optoelektroonika ekspertidest koosnev töörühm avaldas tehtut kajastava artikli teadusajakirjas Nano Letters. Varem arvati, et fotogalvaaniliste seadmete ja mikroelektroonika tööstust trooniv räni valgusdioodide valmistamiseks ei sobi. Räni-nanokristallide füüsika on aga lubavam: KIT professoritel Uli Lemmeril […]
Teadlased näitasid määramatuseprintsiibi kehtivust makrotasandil
Colorado Ülikooli füüsikutel õnnestus näidata kvantmehaanika ühe aluspostulaadi, Heisenbergi määramatuseprintsiibi, kehtivust ka makrotasandil. Teadusjakirjas Nature avaldatud artiklis kirjeldas töörühm footonitega kiiritatud väikese trummi asukoha ja impulsi üheaegse mõõtmise võimatust. Saksa füüsik Heisenberg väitis aastal 1927, et objekti asukohta ning liikumishulka on võimatu samaaegselt mõõta. Ta tõi näite: elektroni oleks mikroskoobiga vaatlemiseks eelnevalt vaja valgustada. Valgusvihu […]
Valmistati vanaadiumoksiidist transistor
Transistor on ajaloo lõikes võrdeliselt hästi lülitanud nii arvutusskeeme kui inimkonna tehnoloogilist arengut. Need tillukesed seadmed töötavad elektrivälja toimel: ühtpidi polaarsusega elektriväljas transistor juhib voolu, teistpidi suunatud elektriväljas aga tõkestab seda. Teadlased on üritanud kümneid aastaid samu tööpõhimõtteid saavutada siirdemetall-oksiidides (transition-metal oxides), ent lülitamisefekt on saavutatud vaid oksiidi pindmistes aatomkihtides. Hiljuti avastas Masaki Nakano juhitav […]
Ülikiire fotodetektor võib päädida kiiremate fiiberoptiliste sidesüsteemidega
Valgust elektrilisteks signaalideks muundavad fotodioodid ja fotodetektorid on fiiberoptiliste lairibavõrkude võtmekomponendid. Nende ränikiipidesse istutamise keerukus on aga kiirete võrguseadmete valmistamist pidurdanud. A*STAR Mikroelektroonika Instutuudi teadlased valmistasid räni- ja germaaniumkiledest ülikiire fotodetektori, mis võib nimetatud probleemi lahendada. Uut detektorit saab kiibisse kasvatada lihtsa kiletehnoloogia abil. „Protsess on muude elektroonikakomponentide tootmisega ühilduv,“ kommenteeris töörühma liige Ning Duan. […]
Mis on foonon?
Rakendusteadlaste jaoks on võimsamate protsessorite arendamisel üha olulisemaks probleemiks dissipatsioonsoojuse eemaldamine. Selleks aga on vaja teada, kuidas soojus läbi kristallstruktuuriga materjalide, näiteks räni, liigub. Soojus levib, nagu ka heli, aatomite või molekulide vibratsiooni abil. Heli levib madalatel sagedustel, soojus aga kõrgematel. Olenemata sagedusest on kvantmehaanika seaduste kohaselt määratud vähim võimalik võnkumiste energia. Suurem soojusenergia hulk […]
Töörühm kasutas kvanttäppide valmistamiseks vihmausse
Londoni King’s College’i teadlased kasutasid eksperimendis materjaligeneraatoritena vihmausse. Selleks söödeti pinnakobestajatele vajalike metallidega rikastatud mulda. Katsetes uuriti usside ekskrementi ning seedekulglat. Teadustöö avaldati teadusajakirjas Nature Nanotechnology. Kvanttäpid on nanosuurusjärgu pooljuhtmaterjalid, mille füüsikalisi parameetreid määrab nende kuju. Kvanttäpid kiirgavad ja neelavad valgust omapärasel viisil, sarnaselt teatud molekulaarsetele fluorestseeruvatele süsteemidele. Seni on kvanttäppe kasutatud LED-ide (Light Emitting […]
Uus hübriidmaterjal lihtsustab orgaaniliste transistorite kavandamist
Orgaanilised transistorid on uue kohanemisvõimelise odava elektroonika põhikomponendid. Kuna orgaanilised materjalid, millest antud transistorid koosnevad, annavad seadmetele võime lülitada ja võimendada signaale, pingutavad teadlased otsimaks muudetavate elektriliste omadustega orgaanilisi materjale. Mõnel juhul tähendab see mitmete materjalide kokku segamist. Ühes vastava ala hilisemas uurimuses on teadlased kokku seganud kaks molekulaarset komponenti, et toota hübriidmaterjali, mille elektroonilisi […]
Kasvatati heade füüsikaliste omadustega horisontaalseid nanotraate
Nanotraatide kasvatamine ei ole lihtne protsess. Tugimehhanismideta kasvavad nanotraadid üsna juhuslikult, mis teeb raskeks nende kasutamise efektiivsete pooljuhtidena (on olemas ka isoleerivaid ning metallilisi nanotraate – toim.). Weizmanni Keemiainstituudi professor Ernesto Joselevich leidis viisi pooljuht-nanotraatide kasvatamiseks mitte vertikaalselt alt üles, vaid horisontaalselt, mis annab esimest korda võimaluse valmistada suhteliselt pikki, korralikke ning joondunud nanotraatstruktuure. Pooljuhtseadmete […]
Pudelikael – Wigneri kristalli ning nanotõkke ostsillatsioon
Inimliikluses raskusi põhjustava kitsa ukseava võib asendada laiemaga. Ent Wakos asuva RIKEN Teaduskeskuse teadlased David Rees, Hiroo Totsuji ja Kimitoshi Kono näitasid, et vastupidiselt intuitsioonile võib väikest nanotõket läbivate elektronide voog tõkke laiendamisel hoopis lakata. Tavaliselt valmistab teadlastele elektronide liikumise kirjeldamine erinevates tõkestavates keskkondades raskusi, sest osakestele mõjuvad jõud on nii klassikalised kui kvantmehhaanilised. RIKEN […]
Kuld kui kõrgtehnoloogiline materjal
Vaatamata oma mainele kui inertne materjal, on nanostruktuurne kuld vägagi paljulubav mitmel alal: katalüsaatori, sensori, energiat ammutava ning energiat salvestava ja optilise materjalina. Inimesed on aegade jooksul hinnanud kulda selle värvi, stabiilsuse ja eelkõige väärtuse tõttu. Nanoskaalasse viiduna kulla omadused aga muutuvad. Näiteks paistab kuld oma kollaka värvuse asemel vasekarva, muutub mehhaaniliselt tugevamaks, muudab sõltuvalt […]
Avastati raskesti tabatav metall
Carnegie teadlased avastasid esimesena tingimused, mille korral nikkeloksiid muutub elektrit juhtivaks materjaliks. Nikkeloksiid on üks esimesi keemilisi ühendeid, mille elektroonilisi omadusi pidevalt uuritakse, kuid seni pole teadlased suutnud selle metallilist olekut indutseerida. Ühend muutub metalliliseks ülisuure rõhu all – 240 gigapaskali ehk 2,4 miljoni kordse atmosfääri rõhu korral. ,,Füüsikud on juba kümneid aastaid ennustanud, et […]
Teadlased kinnitasid uue süsinikmaterjali
Rahvusvaheline teadlaste rühm kinnitas professor PhD. Artjom R. Oganovi juhtimisel uue süsinikstruktuuri. Tulemused avalikustati 26. juunil värskes Nature kirjastuse ajakirjas Scientific Reports. 1963. aastal avastasid Aust ja Drickamer toatemperatuurse grafiidi kompresseerimisel uue ülikõva süsinikmaterjali vormi. Varem oli teada, et grafiidi kompresseerimine kõrgel temperatuuril muudab selle teemantiks. Uus materjal oli läpipaistev ja meenutas teemanti, ent selle […]
Täiuslik nanotoru võib olla kuni ühe meetri pikkune ning 50 000 korda õhem kui juuksekarv
Õige temperatuuri ning katalüsaatori korral ei leidu ühtegi põhjust, miks täiuslik üheseinaline süsiniknanotoru ei võiks kasvada kuni ühe meetri pikkuseks ning olla inimese juuksekarvast 50 000 korda õhem. Sellise tulemuse said Rice’i Ülikooli, Kongi Polütehnikumi ja Tsinghua Ülikooli teadlased oma arvutustes, uurides iseparanemise mehhanismi, mis võiks sellise hämmastava kasvu tegelikkuseks muuta. Antud tulemus on oluline […]
Huvitavate polarisatsiooniomadustega multiferroidsest metalliühendist
Tavaliselt saab materjal olla kas magnetiliselt või elektriliselt polariseeritud, ent mitte mõlemat korraga. Nüüd on aga Kopenhaageni Ülikooli Niesl Bohri Instituudi teadlased uurinud materjali, mis on üheaegselt nii elektriliselt kui magnetiliselt polariseeritav. Avastus avab uusi võimalusi näiteks tuleviku sensortehnoloogias. Tööd kirjeldav artikkel avaldati teadusajakirjas Nature Materials. Materjalid, mis on nii elektriliselt kui magnetiliselt polariseeritavad on […]
Grafeeni plasmoneid saab kergesti kontrollida
Teemantist tugevama ning kõrge juhtivusega materjalina grafeen üllatab taas: selle abil saab elektronide laineid sisse ja välja lülitada. Seetõttu saaks imematerjali kasutada uut tüüpi vooluringides, eksootilistes materjalides ning üliteravates mikroskoopides. Kui valgus langeb teatud materjalidele kindlal viisil, tekivad selle pinnal lained, mida nimetatakse plasmonideks. Need lainetavad pinnad suudavad fokusseerida valgust läbi avade, mis on väiksemad […]
Ülimalt hüdrofoobne pind aitab teadlastel õhu ja vee abil optilisi displeisid valmistada
Teadlased on aastaid proovinud matkida viisi, kuidas lootose leht vett tõrjub. Soomes asuva Aalto Ülikooli juhitud rahvusvaheline teadlastegrupp töötas hiljuti välja täiesti uue viisi, kuidas vaid vee abil pindadele kirjutada ja kirjutatut kuvada. Antud protsessis kasutatakse ära lootosest inspireeritud kahestruktuurset vett-tõrjuvat kuid veega kaetud pinda. Ülima hüdrofoobsuse saavutamiseks peab pind sisaldama mikroskoopilisi pinnastruktuure, mis hoiavad […]
Isekorrastuvad nanokuubid järgmise põlvkonna antennide ja läätsedena
Teadlased töötasid hiljuti välja meetodi, mis võimaldab metalli nanokristallidel iseeneslikult suuremateks keerulisemateks materjalideks organiseeruda, pakkudes võimalusi järgmise põlvkonna antennide ja läätsede valmistamiseks. Need metalli nanokristallid on kuubikujulised ning organiseeruvad iseeneslikult justkui Tetrise klotsid suuremateks struktuurideks, omades üksteise suhtes täpseid orientatsioone. Antud uurimus kuulub uude uurimusvaldkonda – nanoplasmoonikasse – kus teadlased püüavad töötada välja materjale, mille […]
Antiikse efekti kasutamine elektri tootmiseks jääksoojusest
Nähtus, mille avastas ligi 2300 aasta eest üks Kreeka filosoof, on aluseks uuele seadmele, mille eesmärgiks on toota elektrit sellest tohutust kogusest jääksoojusest, mis igal aastal elektri tootmisel tekib. Selle seadme nimeks on püroelektriline nanogeneraator. Georgia Techi teadlane Zhong Lin Wang ja kolleegid selgitasid, et ligi 50 % USA-s aasta jooksul toodetud elektrienergiast läheb raisku […]
Valmistati orgaanilised õhumullidest mikrorobotid
[vsw id=”ccBvZ3rPDeo” source=”youtube” width=”425″ height=”344″ autoplay=”no”] Vahel on teaduses otstarbekam millegi uue leiutamise asemel kasutada looduses olemasolevaid võimalusi. Manoa Hawaii Ülikooli Aaron Ohta juhitud laboris valmisid orgaanilised laserkiire abil juhtiavad õhumullidest mikrorobotid. Soollahuses olevate mullide liigutamiseks kasutati 400 mW võimsusega (millivatt, 10-3 W) ja 980 nm (nanomeeter, 10-9 m) lainepikkusega infrapunalaseri kiirgust. Soollahus on hea soojusjuht, […]
Teadlased valmistasid vesinikuga dopeeritud vanaadiumoksiid-nanojuhtmeid
Vanaadiumoksiid (VO2) on teadlastele huvipakkuv materjal, sest on ühtaegu isolaator ning metall ja sobib nii akna kattekile kui optilise lülitite valmistamiseks. Nüüd avastasid Rice’i Ülikooli teadlased uue viisi oksiidi elektriliste omaduste muutmiseks dopeerides materjali vesinikuga. Vanaadiumi leidub muuhulgas karastatud terastes. Metalli oksüdeerimisel moodustuvad kristallid, mis meenutavad pikki ristkülikukujulisi kastikesi. Vanaadiumi aatomid joonduvad kasti äärtesse, moodustades […]
Teadustöö grafeeni ja boornitriidi kaksikkihtmaterjali valmistamisest võib tähendada läbimurret transistoritööstuses
Grafeen on materjal, mis võib lahendada üha kiirema ning väiksema elektroonika nõudluse, milles ränitehnoloogia oma fundamentaalseid piire kompab. Grafeen on planaarne materjal, mis koosneb heksagonaalselt organiseeritud süsiniku aatomitest. Materjali intensiivse uurimise taga on materjali oluliselt huvi pakkuvad elektroonilised omadused, näiteks on grafeentransistori teoreetiline lülituskiiruse piir ränist 100 korda kiirem. Grafeenkiipide valmistamine on aga osutunud keerukaks […]
Klambrihaarade optimaalne nakkepikkus
Teadusloome artiklitulemustele eelnev katsete sooritamine võib olla vägagi aeganõudev ja nüri protsess. Eheda näitena kulutasid Georgia Tehnikainstituudi teadlased enam kui kümne tundi klammerdaja klambrihaarade kärpimisele ja nende pikkuse peenhäälestamisele. Teadusrühma eesmärk ei olnud siiski labiilne aja kulutamine, vaid u-kujuliste esemete omavahelise käitumise uurimine. Nii võidakse paremini aru saada näiteks linnupesade ja tulisipelgate elavate veeparvede konstruktsioonist. […]
„Faasivahetusega“ aines on rohkem ruumi andmetele
Johns Hopkinsi inseneride poolt juhitud teadlaste rühm avastas tavapärase mäluaine seni teadmatud omadused, sillutades teed uut tüüpi mäluseadmete, filmiketaste ja arvutisüsteemide arendamisele, mis talletavad andmeid kiiremini, kestavad kauem ning võimaldavad oluliselt suuremat mahutavust kui hetkel kasutatavad andmesalvestusvahendid. Teadustöö tulemused avaldati teadusajakirja Proceedings of the National Academy of Sciences internetiväljaandes, vahendab Phys.org. Uurimustöö tegemisel keskenduti odavale […]
Valmistati nähtamatu fotodetektor
Stanfordi ja Pennsylvania Ülikooli teadlaste uurimuses selgus, et vastupidiselt intuitsioonile võib mingi pinna katmine peegeldava metalliga selle nähtavust vähendada. Teadlased valmistasid uue tehnoloogia abil nähtamatu valgusdetektori. Pengyu Fan kaasautorlusel valminud uut seadet kirjeldav artikkel avaldati teadusajakirja Nature Photonics maikuises numbris. Fan on Stanfordi Ülikooli materjaliteaduse doktoriõppe tudeng, kes töötab artikli vastutava autori professor Mark Brongersma […]
Topoloogilised isolaatorid pakuvad toatemperatuursele spintroonikale uusi arenguteid
Alles mõne aasta eest Lawrence Berkeley Rahvusvahelises Laboratooriumis avastatud tugevad 3D topoloogilised isolaatorid on nüüd üle maailma kujundamas tahkisefüüsika laborite uurimissuundi. Näiliselt lihtsatel pooljuhtidel on avastatud paljutõotavad omadused. Näiteks võib ette kujutada head elektrijuhtivusega ainet, mille ristläbilõike keskmes asub isolaatortsoon, umbes nagu vasega kaetud tennisepall. Topoloogilise isolaatori pind ei ole nagu harilikul metallil. Selle pinnaelektronide […]
Uus nanostruktuur pikendab patareide eluiga
Juba rohkem kui kümme aastat on teadlased proovinud liitium-ioon patareide omadusi parandada, proovides ühte grafiidist klemmi asendada ränist klemmiga, mis suudab salvestada 10 korda rohkem laengut. Pärast kõigest paari laadumis- ja tühjenemistsüklit ränistruktuur aga laguneb, muutes patarei kasutuks. Nüüd õnnestus aga Stanfordi Ülikooli ja SLAC’i materjaliteadlase Yi Cui juhitud uurimusrühmal sellele lahendus leida: kavalalt valmistatud […]
Valmistati terahertskiirguse ribafilter ning polarisaator
Ameerika teadlased avastasid, et isolaatori ja grafeeni mitmikkihtmaterjal suudab efektiivselt varejstada tera- ning mikrolainekiirgust, lubades seejuures nähtaval valgusel komposiiti läbistada. Komposiiti on võimalik modifitseerida nii, et see neelab vaid kindla osa pealelangeva kiirguse spektrist, moodustades elektromagnetlainete ribapääsfiltri. Täheldatud efekti saaks kasutada näiteks häiretundlike elektroonikaseadmete varjestamiseks elektromagnetilise müra eest. Teadlaste sõnul on lisaks varjestamisele ning filtreerimisele […]
Grafeen kiirgab infrapunavalgust
Järjekordsed uudised grafeenist leiab teadusajakirjast Physical Review Letters, kus teadlasterühm väidab olevat leidnud grafeenil optilise võimenduse (ingl k optical gain) omaduse, mis tuleneb elektronide inversioonist pärast materjali valgustamist laseriga. Optiline võimendus tähendab seda, et materjali valgustamisel peegeldab see tagasi rohkem kui sellele algselt kiirati – väga kasulik omadus, kui juttu on sellistest optoelektrilistest seadmetest nagu […]
Hämmastav nanokunst
Sameer Walavalkar näeb ilu ka kõige väiksemates objektides. Seetõttu veedabki see Caltechi füüsik oma päevad nanostruktuure ehitades. Oma tööna valmistab ta väikeseid ränistruktuure, mida kasutatakse elektroonikas ja meditsiinitseadmetes. Walavalkari huviks on aga nanokunst. Ta kasutab fokusseeritud ioonkiirt, et söövitada substraati väikseid kuid detailseid pilte. Kui väiksed need aga on? Kui tema kunsti elektronmikroskoobi all vaadata, […]
Süsinikust nanotorud: „kauge Joule’i soojenemise“ veider maailm
Marylandi Ülikoolis töötav teadlaste rühm avastas uudse nähtuse: kui elektrivool läbib süsinikust nanotorusid, soojenevad lähedal asuvad objektid, samas kui nanotorud ise jäävad jahedaks. See nähtus meenutab rösterit, mis soojendab leivaviile ilma ise kuumenemata. Selle täiesti ootamatu uue fenomeni mõistmisel võib olla võimalik ehitada arvutiprotsessoreid, mis oleksid võimelised töötama suurel kiirusel ilma üle kuumenemata. „Me vaatlesime […]
Teadlased valmistasid nanoosakeste abil veekindla ja magnetilise paberi
Itaalia Tehnoloogiainstituudi teadlased, keda juhtis Roberto Cingolani, leiutasid viisi kuidas ühendada tavalise paberi tselluloosikiud nanoosakestega, saades tulemuseks uued omadused. Selline paber on näiteks veekindel, magnetiline, helendav või baktereid eemaldav. Antud protsessis segatakse üliparamagnetilised mangaanferriidi kolloid-nanoosakesed pabertooteid moodustavate tselluloosikiudude üksikmolekulide või monomeridega, saade vedelas lahuses tulemuseks polümeerid. Protsessis moodustub iga kiu ümber õhuke kest. Tulemuseks on […]
“Häälestatavad” metalli nanostruktuurid kütuseelementide, akude ja päikeseenergia salvestamise tarbeks
Kütuseelementide ja akudes olevate elektroodide jaoks tahaksid insenerid toota poorseid metallkilesid, et võimaldada pinnaalal keemiliste reaktsioonide toimumist. Samuti võiksid metallkiled olla ülihästi elektrit juhtivad selleks, et elektrit laiali kanda, kuid see on osutunud pettumust valmistavaks väljakutseks. Cornelli keemikud arendasid nüüd välja meetodi, kuidas valmistada kuni 1000 korda eelnevate meetoditega tehtutest parema elektrijuhtivusega poorseid metallkilesid. Lisaks […]
Teadlased valmistasid mittemürgised painutatavad nanolehed
Cornelli materjaliteadlased töötasid välja odava ja keskkonnasõbraliku viisi valmistamaks kõigest nanomeetrite paksuseid oksiidkristallist lehekesi, mille omadused oleks kasulikud nii elektroonika kui alternatiivsete energiaallikate rakenduste jaoks. Millimeetri pikkused ning 20 nanomeetrise paksusega naatrium-koobalt oksiidi kristallid saadi tänu uuele meetodile, mis kombineerib traditsioonilise sol-geel sünteesi elektrilise väli-indutseeritud kineetilise lahti segava protsessiga. Just viimane protsess oligi see, mis […]
Maailma tundlikuimad kaalud mõõdavad joktogrammides
Kuidas kaaluda aatomit kuni prootoni täpsuseni? Seda saab teha kaaludega, mis on nii täpsed, et mõõdavad väikseimat massiühikut ehk joktogrammi – kõigest üks septiljondik(1024) grammi. Ükski tavaline kaal selleks ei sobi – kõige väiksemaid masse saab kaaluda nanotorude abil, mis võnguvad nende peal asetsevate osakeste või molekulide kaalust tulenevatel erinevatel sagedustel. Kuni siiani on väiksemaks […]
Räni ja Si/III-V pooljuhi kombinatsioonina efektiivsem laser
Integreeritud ränipõhiste fotooniliste kiipidega aktiivsed optilised fiibrid suudavad ajaühiku kohta edastada oluliselt rohkem informatsiooni kui vasepõhised tavakaablid. Multifunktsionaalsete „lab on a chip“ integreeritud seadmete valmistamiseks on ränipõhised fotoonikakiibid paslikud kandidaadid. Ent nimetatud tehnoloogia arengu teetõkkeks on laseri implementeerimine, sest räni on halb valguskiirgur. Fotoonilise süsteemi jaoks on see aga määrava tähtsusega parameeter. A*STAR andmehõivekeskuse teadlane […]
Uued teadmised vasepõhiste kõrgtemperatuursete ülijuhtide tehnoloogias
British Columbia Ülikooli füüsikud avastasid koostöös rahvusvahelise teadlaste rühmaga femtosekundlaserimpulsside abil kõrgtemperatuursetele ülijuhtide aluseks olevaid mikroskoopilisi interaktsioone. Eksperimendis, mille täpsemad detailid avaldati täna teadusajakirjas Science, ergastati prototüüpilisi vaskoksiidi ülijuhi aatomeid 100 femtosekundiliste laserimpulssidega. Materjalist vabanes tasakaaluolekusse naastes energia kas ülijuhi aatomstruktuuri deformatsioonide ehk foononite näol, või spinnide fluktuatsioonidena. Teadlastel õnnestus saada väga täpseid andmeid relaksatsiooniprotsessi […]
Teadlased jälgisid vase-komposiidi spinn-üleminekuid
Aur ja jää on vee erinevad agregaatolekud, mis on määratud temperatuuri ning rõhu vahekorraga. Hiljutine Ameerikas tehtud teadustöö selgitas, kuidas toimivad faasisiirded lihtsates vasel põhinevates võrestruktuurides. Erinevate molekulaartasandi fenomene, näiteks magnetismi ja ülijuhtivust, uuritakse eelkõige aine võresosakeste spin-olekute vahendusel. Vastupidiselt meetoditele, mis lokaliseerivad spinni vaatluseks võreosakese ruumilise paiknemise, vaatles Ameerika DEANL (Department of Energy’s Argonne […]
Süsiniknanotorufiibrite valmistamine ja omadused
Esmakordselt mainiti tubulaarset süsinik-nanoosakest 1952. aastal Radushkevishi poolt. Järgneval neljakümnel aastal avaldati rida sarnaseid tähelepanekuid, kuid alles pärast 1991. aastal ilmunud jaapanlase Sumio Iijima artiklit tekkis teadlastel suurem huvi süsiniknanotorude (CNT) uurimise vastu. Kindlasti aitas sellele kaasa ka kaheksakümnendate kiire elektron- ja aatomjõumikroskoopia areng. Lisaks avastati 1985. aastal veel fullereen. Viimase 20 aasta jooksul on […]
UV kiirguse abil prinditud surveandurid
Süsinik-nanotorudega toestatud nanokomposiit-kilesid on mehaaniliste struktuuride korrasoleku jälgimiseks kasutatud ennegi, ent killede funktsionaalsus on seni olnud tänu nende planaarsele iseloomule piiratud, võimaldades survet mõõta vaid kile tasandi sihis. Lisaks võivad nad registreerida parasiitseid signaale, näiteks struktuuri tervikule väheolulisi kohalikke punktõõnsusi ning elastseid piirkondi. Optimiseerimiseks võib planaarseid andureid eri viisidel kombineerida, vaheliti või risti, aga täit […]
Rahvusvaheline teadlaste koostöö demonstreerib dünaamilise kvantsimulaatori üleolekut uusimate numbriliste meetodite suhtes
Kvantsimulaatori põhieesmärk on leida vastuseid probleemidele, millele klassikalised algoritmid ei kehti. Max Plancki Kvantoptika Instituudi ja Ludwig-Maximillians-Müncheni Ülikooli (LMMÜ) professori Immanuel Blochi, LMMÜ teoreetilise füüsika labori professori Ulrich Schollwöcki ja Austraalia Queenslandi ülikooli teadlaste koostöö selgitas esmakordselt, et dünaamilise kvantsimulaatori meetod on numbrilistest meetoditest etem, suutes kirjeldada optilises võres (optical lattice) tugevalt korrelleerunud ülikülmade aatomite […]
Uus tehnoloogia võimaldab teadlastel nanoosakeste sisse näha
UCLA teadlased suudavad nüüd piiluda maailma väikseimate struktuuride sisse, et jäädvustada üksikute aatomite asukohast kolmedimensionaalseid pilte. Oma uurimuses, mis avaldati 22. märtsil teadusajakirjas Nature, esitavad nad uue meetodi nanomaterjalide aatomstruktuuri otseseks mõõtmiseks. ,,See on esimene eksperiment, milles me saame otseselt näha lokaalseid struktuure kolmes mõõtmes ning aatomskaala resolutsiooniga – seda pole varem tehtud,” ütles Jianwei […]
Mitmepaisulised transistorid klassikaliste väljatransistorite asendajatena
Rohkem kui nelja aastakümne jooksul on transistorite mõõtmed eksponentsiaalselt vähenenud, mistõttu transistorite arv integraallülitustes on eksponentstsiaalselt kasvanud. Selline transistorite mahutihedusese kasv on saanud võimalikuks pideva väljaefekt-transisorite mõõtmete vähendamise läbi. Praeguse põlvkonna transistorites on mõõtmed vähendatud tasemele, millest edasi minnes halvenevad elektrilised tunnusjooned märgatavalt, muutes transistorite jätkuva eksponentsiaalse mõõtmete vähenemise ebatõenäoliseks. Viimasel ajal on siiski kerkinud […]
„Nanopuud“ püüavad päikeseenergiat ja muudavad vee vesinikkütuseks
California Ülikooli elektriinsenerid ehitavad imeväikestest nanojuhtmetest valmistatud „metsa“. Selle metsa abil loodavad nad fossiilseid kütuseid kasutamata püüda „puhtalt“ päikeseenergiat ning seda vesinikkütuse tootmiseks koguda. Teadustöö meeskond avaldas oma uurimustöö tulemused teadusajakirjas Nanoscale. Teadlaste sõnul võimaldavad nanojuhtmed, mida valmistatakse külluslikult leiduvatest ainetest, näiteks ränist ja tsinkoksiidist, vesinikkütust suureskaalaliselt laiali kanda. „Tegemist on puhta meetodiga puhta kütuse […]
Nano-täpsusega kolmemõõtmeline printer
Kolmemõõtmeliste ülipeenete detaildega objektide printimine on nüüd võimalik „kahefootonilise litograafia“ abil. Selle tehnoloogiaga on võimalik valmistada üliväikeseid struktuure nanoskaalas. Uurijad Viini Tehnoloogiaülikoolist tegid hiljuti suure läbimurde selle printimistehnika kiirendamises – ülikoolis asuv kõrge täpsusega kolmemõõtmeline printer on mitmeid suurusjärke kiirem kui teised sarnased seadmed. See avab tee täiesti uutele rakendustele, muuhulgas meditsiini vallas, kirjutab ScienceDaily.com. […]
Nanoosakeste uus valmistamismeetod
Arkansase ja Utah Ülikooli teadlased avastasid uue nanoosakeste ja nanokilede valmistamise meetodi, mida saaks kasutada paremate elektroonikaseadmete, biosensorite ja võimsamate mikroskoopide väljatöötamisel. Kiiremate, efektiivsemate ja töökindlamate elektroonikaseadmete valmistamine algab tegelikult molekulaartasemel, kus nanoosakesed, mis on inimsilmaga nägemiseks liialt väikesed, moodustavad seadme alustalad. Eesmärgi saavutamiseks uurivad teadlased ja insenerid pidevalt uusi materjale ja nende valmistamise meetodeid, […]
Kortsutatav CNT-transistor
Tänu süsiniknanotorude (CNT- carbon nanotube toim.) paindlikele ent robustsetele omadustele on teadlased varemalt valmistanud transistoreid, mida saab kokku rullida, voltida ning painutada. Nüüd valmistasid aga Jaapani teadlased puhtalt süsiniknanotorudest valmistatud transistori, mida saab paberilehe sarnaselt kokku kortsutada, ilma et selle elektrilised omadused muutuksid. Uus transistor on seni kõige enam painutatav transistor, mille omadused seejuures säiluvad. […]
Hollandi teadlased avastasid Braggi difraktsiooni uue vormi
Artikli tõlge on toimetamisel. Allikas: PhysOrg
Uus nanotehnoloogia muudab vajadusel soojuse elektrienergiaks
Enam pole vaja karta mobiiltelefoni aku äkitset tühjaks saamist. Tulevikus võib sellisel puhul abiks olla paljutõotav uus tehnoloogia nimega Power Felt. See on termoelektriline seade, mis muudab (keha)soojuse elektrivooluks. Tehnoloogia välja töötanud teadlaste sõnul võib Power Felt varsti olla võimeline tootma piisavalt energiat, et ka tühja akuga on võimalik puudutusel üle kantud energia abil helistada. […]
Esimene pilt molekuli elektrilaengutest
Teadlased esitasid äsja esimesi pilte üksiku molekuli laengujaotusest, millel on näha väga keerukat ,,elektronide tantsu”. Üksikute aatomite laenguid on ka varem mõõdetud, kuid elektronide tantsu pildile püüdmine on sellest tunduvalt keerukam, kirjutab BBC.co.uk. See teedrajav mõõtmine võib heita valgust mitmetele looduses tuntud laengutranspordi protsessidele. Uurimuse läbi viinud Zürichi IBMi teadlastegrupp on varem mõõtnud ka üksikute […]
Nanomaterjalide valmistamise uus meetod
Jyväskylä ja Harvardi Ülikooli teadlased avastasid uue meetodi, mille abil nanomaterjale valmistada. Arvutisimulatsioonide abil õnnestus uurijatel ennustada, et pikkadest ja peenikestest nanoribadest saab moodustada nanotorusid ka lihtsalt väänamise abil. Uurimuse alusidee on lihtne ja kergesti seletatav: vääna oma seljakoti sanga otsasid ning vaata, mis juhtub. Oma olemuselt klassikaline mehhanism on robustne ja kehtib nii makro-, […]
Nanolitograafia
Nanolitograafia on nanotehnoloogia haru, mis tegeleb nanoelektroonika komponentide valmistamisega. Selliseid komponente kasutatakse mikroprotsessorites, mäludes, rakendusotstarbelistes mikroskeemides (integrated circuits). Tänu litograafia tehnoloogiate arengule on pooljuhttööstust saatnud edu, mida kinnitab ka Moore’i seadus. Üldiselt on nanostruktuursete pindade valmistamiseks kaks lähenemisviisi: ülevalt-alla (top-down) ja alt-üles meetod (bottom-up), kuid kasutatakse ka kahte meetodit kombineerivaid tehnoloogiaid. Ülevalt-alla meetodid Ülevalt-alla meetodid […]
Süsiniknanotorude realistlikud rakendused
Süsiniknanotorud (CNTs – carbon nanotubes) on uudishimust ajendatud uurimustööks väga veetlev uurimisobjekt. Aga kas neid on lõpuks võimalik kasutada ka laiatarbe seadmetes? Süsiniknanotorude võimalikud rakendused seadmetes tulenevad üheseinaliste nanotorude (SWNT – single wall nanotube) märkimisväärsetest omadustest, nagu näiteks teadaolevalt kõrgeim Youngi moodul, kõrgeim soojusjuhtivus, ballistiline elektronide transport ja kõrge küljesuhtega (aspect ratio) struktuur. Tänaseks on […]
Antikehade abil valmistatud peegeldumisvastane kate
Hiina Vabariigi (Taiwan) teadlased kasutasid koi silmi katva peegeldumisvastase katte analoogi valmistamiseks antikehade abi. Antikehad on suured Y kujulised orgaanilised immuunsüsteemi valgud (loe siit). Antud orgaanilise pinnakatte matket kasutatakse päikesepaneelide ning ekraanide katmiseks. Antikehade kasutamine võimaldab jätta vahele samme, mis on muidu pooljuhtseadmete töötlemisel väga mahukad ning kätkevad ohtlike kemikaalide kasutamist. Kokkuvõttes on võimalik keskkonnasõbralikum […]
Varjatud nanostruktuuride kaardistamine
Võimet materjali kindlaks määrata ja nende omadusi ennustada peetakse eluliselt oluliseks, eriti nanotehnoloogia laienevas vallas. Elektron- ja aatomjõumikroskoopia abil on võimalik kategoriseerida aatomeid õhukestes aine lehtedes ning jämedamates näidistes väikestel aladel. Palju keerulisemaks on aga osutunud nanostruktuuride kaardistamine suurtes jämedates objektides. Tavaliselt kuvandatakse kõvasid bioloogilisi objejte, näiteks luid, röntgenkiirte abil. Röntgenkiirtel on aga piiratud suurusega […]
Valmistati pooljuhtseadmetega integreeritud optiline fiiber
Southamptoni Ülikooli teadlased valmistasid koostöös Penni osariigi Ülikooliga integreeritud pooljuhtseadmetega kuni 3 GHz taktsagedusel töötava optilise komposiitfiibri. Fiibri võimalike rakenduste hulka kuuluvad muuhulgas uue põlvkonna telekommunikatsiooniseadmed, paremad laserid ning optoelektroonilised tehnoloogiad. Teadlaste uurimustöö tulemused avaldatakse ajakirjas Nature Photonics. Optilist signaali on sageli vaja tõlkida masinatele arusaadavasse digitaalkeelde, binaarsesse ühtede ja nullide jadasse. Tõlkimine toimub muundurites, […]
IBM-i teadlased valmistasid süsinik nanotorudest 9 nanomeetrise läbimõõduga transistori
Antud uudis ei räägi küll väikseima olemasoleva transistori loomisest, kuid IBM-i teadlased valmistasid senini väikseima süsinik nanotorudest koosneva transistori. Oma üheksa nanomeetrise läbimõõduga on see väiksem kui ränitransistorite seni arvatud võimalik väikseim füüsiline piir. Lisaks tarbib antud seade vähem energiat ning kannab rohkem laengut kui olemasolev tehnoloogia. Kuigi süsinik nanotorudest valmistatud transistore on juba aastaid […]
Grafeeni kaksikkiht käitub kui isolaator
Kalifornia Ülikooli füüsikud tegid kindlaks grafeeni kaksikkihi (ingl. k. bilayer graphene, BLG) sellise omaduse, mis on uurijate sõnul võrreldav Higgsi bosoni leidmisega osakestefüüsikas. Grafeeni kaksikkiht saadakse, kui kaks grafeenlehte kindlal viisil üksteise peale asetatakse. Sarnaselt tavalise grafeeniga on ka BLG-l hea elektronjuhtivus, mis tuleneb ülisuurtest kiirustest, mille elektronid grafeenis liikudes omandavad, kirjutab Physorg.com. BLG omadusi […]
Peaaegu täiuslik: samm lähemal superläätse valmistamiseni
Superläätse abil võiks näha viirust veretilgas ning valmistada palju uusi, paremaid ja odavamaid elektroonikaseadmeid. Durdu Guney sõnul võiksid selle abil muutuda kõrgresolutsioonilised mikroskoobid sama tavapärasteks kui kaamerad meie mobiiltelefonides. Praeguseks pole keegi veel superläätse ehk nn. täiuslikku läätse valmistanud. Optilisi läätsesid piirab valguse omadus, nn. difraktsioonipiir, mistõttu ei saa ka parimatega neist näha vähem kui […]
Valmistati töökindlad mehaanilised mikropintsetid
Purdue Ülikooli teadlased leiutasid töökindlad mehaanilised mikropintsetid, millega saab valmistada mikroelektromehaanilisi süsteeme (MEMS). MEMS alla kuuluvad näiteks mikrokiipidena müüdavad akseleromeetrid ning güroskoobid. Seade koosneb kolmest struktuursest põhiosast: mikromeeter-kruvikust, ränist pintsetiotstest ning grafiidist valmistatud ülekandemehhanismist, mis teisendab kruviku pööramise pintsetiotste kokku-lahti käimiseks. Elektrilise toiteallika puudumise tõttu on pintsetid töökindlad ning laia rakendusalaga, näiteks on võimalik individuaalsete […]
IBM teadlased valmistasid väikseima 3D kaardi Maast
Kaart, mis on tehtud pisikesele polümeeriribale, on kõigest 22 mikromeetrit lai ja 11 mikromeetrit kõrge. Et see perspektiivi panna, siis mahuks selle kaardi 1000 koopiat ühteainsasse soolaterakesse. Selle saavutuse eest said IBMi teadlased ka Guinessi rekordi omanikuks. Siiski polnud teadlaste eesmärgiks 15 minutit kuulsust, vaid pigem loodi see tilluke kaart, et demonstreerida läbimurret keerukate struktuuride […]