Новые электронные технологии

Сейчас в мире правит электроника, которая окружает нас буквально повсюду. Наука не стоит на месте, ежегодно ученые представляют новые разработки в сфере электронных технологий. Многие из них плотно внедряются в нашу повседневную жизнь.

Ускорение компьютеров

Американские исследователи доказали, что вместо электрического тока можно использовать ультракороткие лазерные вспышки для перемещения отдельных электронов. Эта технология позволит создавать квантовые компьютеры. Также инновацию планируют использовать в сфере квантовой криптографии и для оптимизации химических реакций.

Электрон надо «подтолкнуть», накачать энергией с помощью импульсов от терагерцевого лазера  до уровня отрыва от ядра и начала движения кристалла по атомным связям. Подобные лазерные установки настолько быстры, что удается ловить и удерживать электроны между двумя энергетическими состояниями.

Самоуничтожающаяся электроника

Исследователи из разных стран давно стремились создать особые импланты для живых организмов. Принципиальное отличие заключается в том, что их не нужно было бы вынимать из тела хирургическим путем после того, как они полностью выполнили свою функцию.

Ученый Леон Беллан представил новую разработку – полимер, остающийся стабильным при температуре выше 32 градусов. Из него изготовляется основа, а внутрь вставляется серебряная нанопроволока. В результате, получается примитивная электрическая цепь. Пока полимер находится на теплой плите в кастрюле, через сеть течет ток. Как только плитка выключается, он превращается в слизь, а конструкция из проволоки рассыпается.

По такому принципу можно сделать, к примеру, медицинские приборы для контроля уровня сахара. Аппарат располагают под кожей и работает, пока врач снимает данные. После прикладывания льда, устройство разрушается. Это гораздо удобнее, чем забор анализов или ношение датчиков.

Синие светодиоды

Синий свет от светодиодов имеет выраженные антибактериальные свойства. Это официально доказано учеными из Сингапурского университета. Если сочетать его с охлаждением, то становятся ненужными консерванты, которые добавляют в продукты питания.

Разработчики уверены, что их открытие станет востребованным в сетях быстрого питания. Ведь потребители наслышаны о вреде искусственных добавок, и еда без них обязательно будет пользоваться спросом.

Наибольшего эффекта можно достичь, если сочетать синий свет с температурой +4-+15 градусов и кислой средой. В бактериальных клетках присутствуют светочувствительные соединения, которые поглощают свет в видимой области электромагнитного спектра. Соответственно, при таких условиях происходит массовая гибель бактерий.

«Электронная жидкость»

Экспериментальные исследования с нано структурами показали, что электроны могут «течь» как жидкость. Соответственно, можно создать сверхбыструю «текучую» электронику.

По законам физики, наибольшая скорость электронов происходит во время их встречи с другими частицами или атомами. Хорошим примером является среда полного вакуума, в котором траектория движения частиц похожа на полет снарядов. Но на сегодняшний день подобные условия никто не сумел смоделировать. По мнению физиков, такими средами могут выступать углеродные нанотрубки или графеновые листы. Однако, пока это только на уровне догадок.

Кардиостимуляторы на основе никеля

У кардиостимуляторов есть один существенный минус – ограниченный срок эксплуатации. После семи лет нужно менять тритиевые батарейки, у которых выходит срок службы. А это означает, что необходимо повторное хирургическое вмешательство на сердце для замены источника питания.

Уже несколько стран ведут разработки по созданию батареек с более длительным сроком службы. В России этим занимаются ученые в химико-технологическом университете. Активное участие в данном проекте принимает и компания «Адвансед нуклайд технолоджис». Основа нового элемента питания – радионуклид Ni 63. Его период полураспада больше ста лет. Изобретение можно будет использовать без замены в течение 20 лет, что облегчит жизнь многим кардиологическим больным.

«Электронный нос»

Все знают, что у кошек и собак уникальное обоняние, которое способно распознавать летучие химические вещества, выделяемые человеком во время болезни.

Ученые в Кембриджском университете решили создать так называемый «цифровой нос». Это спектрометр на кристаллическом микрочипе размером с мелкую монетку. Он оснащен датчиками, настроенными и откалиброванными для  распознавания запахов. При подозрении на опасность, прибор подаст сигнал. В дальнейшем, вся информация будет выводиться на дисплеи смартфонов.

Кроме медицинской отрасли, «электронный нос» представляет интерес для пищевой промышленности. Ряд крупных компаний (Нестле, Кока кола) хотят использовать изобретение для определения свежести продуктов.

Новые транзисторы

В американском университете разработали новую конструкцию транзисторов. С их помощью электронные устройства смогут работать месяцами или годам. При этом затраты энергии будут минимальными, а возможно будут функционировать и вовсе без батарей. Их планируется применять в интернете вещей и в устройствах, которые не нужно подключать к сети и подзаряжать.

Тонкий нанопровод

В Великобритании была создана тончайшая одномерная нанопроволока, изготовленная из теллура. Ее толщина составляет всего один атом. Чтобы структура изделия была более прочной, разработчики ввели в нее карбоновые нанотрубки. Таким образом, атомы теллура оказываются в одной цепочке.

Одноатомные нанопровода имеют широкие перспективы в минитюаризации микросхем. А значит, современную электронику можно будет значительно уменьшить в размерах.

Электронные вакуумные лампы

В Калифорнийском университете было принято решение о создании эффективных компьютерных процессоров с использованием электронных вакуумных ламп.

Для производства первых ламповых компьютеров брали громоздкие электронные лампы. Затем появились транзисторы, что произвело настоящую революцию в сфере радиоэлектроники. Но они тоже имеют существенный недостаток – невозможность бесконечного уменьшения размеров транзисторов. Чтобы происходило дальнейшее развитие, нужно было привнести инновацию в виде электронных вакуумных ламп. Дело в том, что при прохождении через полупроводник ток начинает замедляться и терять свою эффективность. Вакуумные элементы не имеют такой проблемы, потому что через них ток проходит свободно. Такие транзисторы в десять раз эффективнее полупроводниковых аналогов. Разработки на этом не закончены, они активно продолжаются в направлении уменьшения размеров ламп.

Литий-ионные батареи

Ведущие производители электронной техники решили создать гибкие источники питания. Компания Панасоник разработала литий-ионные аккумуляторы толщиной 0,55 мм, предназначенные для носимых устройств (планшетов, телефонов, фотоаппаратов).

У них особая многослойная структура и особая конструкция размещения электрода. В качестве анода выступает медь, а в качестве катода – алюминий. Они могут быть различной формы, чаще всего цилиндрической. Благодаря своим механическим качествам, их можно сгибать и закручивать без потери мощности. Есть несколько моделей, прочность отдельных из них составляет тысячу поворотов и изгибов.

Гибкие электрические цепи на скорости 5G

Всевозможные «умные браслеты» стали очень популярными за последнее время. Они постоянно модернизируются и оснащаются новыми функциями. Очень скоро грядут дальнейшие глобальные перемены. В Америке уже разработана самая гибкая в мире электрическая цепь. Она отличается необычным дизайном – двумя переплетающимися в цепочку линиями, образующими S-образные изгибы. Благодаря подобной форме, линии могут растягиваться без потери производительности. Кроме того, они хорошо защищены от внешних воздействий. Передача электромагнитных волн происходит в определенном диапазоне частот – до 40 ГГц.

Ректенны

В Технологическом институте штата Джорджия инженеры разработали ректенны. Они имеют уникальную способность – захват света и преобразование его в постоянный ток. Для этого используются вертикальные углеродные нанотрубки в верхней части кремниевой подложки.

Сложные процессы приводят к формированию заряда, преобразующего переменный ток в постоянный. Пока эффективность устройство крайне мала, но ученые уверены, что в ближайшем будущем получится выйти на более высокие показатели.

Микрочип на основе человеческого мозга

Уникальная разработка американских биоинженеров – микрочип NeuroCore. Он действует быстрее, чем персональный компьютер в тысячи раз. В основе действия инновации лежит принцип работы мозга человека.

Биоинженерами была создана печатная плата, состоящая из 16 микрочипов. Она имитирует работу одного миллиона нейронов и образует миллиарды синаптических связей. Затраты энергии при этом минимальны.

В дальнейшем разработчики планируют уменьшить цену платы и создать компилятор для программного обеспечения.

Атомарно маленькие устройства для хранения данных

Сейчас полным ходом идут разработки по созданию магнитных устройств для хранения данных. Это носитель информации следующего поколения, который может привести к созданию атомарно маленьких вычислительных машин.

Цель, стоявшая перед исследователями – организация определенного движения атомов. К примеру, в какой-то момент нужно, чтобы они прекратили вращаться. Это удалось воплотить благодаря сочетанию платины, гольмия и отрицательной температуры. Квантовая система дестабилизируется и сохраняется момент атома.

Электрическое моноколесо

Инновация представляет собой электрический мотор. Корпус его выполнен из ударостойкого пластика. Вес моноколеса составляет в среднем 10-20 кг, а высота – пол метра.

Оно оснащено системой гироскопов и управляющей электроникой для поддержания транспортного средства в вертикальном положении. От человека требуется только овладеть навыком сохранять на нем баланс. Колесо может менять скорость, регулировать положение тела в пространстве, подавать сигналы в случае возникновения опасности на дороге. Им легко управлять, оно маневренное и безопасное.

К моноколесу прилагается зарядное устройство. Аккумулятор заряжается подключением к розетке на пару часов.

Алюминиевые аккумуляторы

В Стэнфордском университете впервые разработали аккумулятор с алюминиевым анодом. Он долговечный, недорогой и способен быстро заряжаться. Так же была представлена аккумуляторная батарея на алюминиевой основе с высокой стабильностью. В ней использованы катод из графитовой пены и металлический анод из алюминия. Такие батареи очень гибкие, что позволит использовать их для создания гибких гаджетов.

Дополнительные преимущества:

• низкая стоимость;
• безопасность;
• ультрабыстрая зарядка;
• огромный ресурс батареи.

Это перспективный материал, имеющий хорошие эксплуатационные свойства.

Основные из них:

• стойкость к воздействию щелочей, кислот и низких температур;
• высокое электрическое сопротивление.

Они изготовляются из обработанных радиационным облучением полиолефелинов. Также при производстве могут использоваться фторсодержащие эластомеры, силиконы, поливинилхлорид.

Виды термоусаживаемых материалов:

• кабельные муфты;
• термоусадки;
• кабельные капы;
• перчатки;
• негорючие трубки.

Данные материалы применяются в энергетике, приборостроении, авиастроении, электротехнике и многих других промышленных сферах.

Развитием  и совершенствованием электронных технологий занимаются практически все ведущие страны. Государство и частные инвесторы заинтересованы в появлении все новых инноваций в этой области, поэтому они активно поддерживают развитие перспективных проектов.