Búcsú a szílíciumtól?


Ez a cikk több mint egy éve került publikálásra. A cikkben szereplő információk a megjelenéskor pontosak voltak, de mára elavultak lehetnek.

Minden eddiginél komolyabb vetélytársat kaphat a számítástechnika újításait hosszú éveken keresztül meghatározó szilícium. Az új csodaanyag a szén egyik módosulataként ismert grafén, mely – előnyös tulajdonságai miatt – éveken belül mikrochipek fő összetevője lehet. A tudomány mai állása szerint legerősebb anyagot alig néhány éve fedezték fel. Az emberi agyhoz fogható memória?A HP Labs kutatói olyan tudományos áttörést értek el a közelmúltban, melyet évtizedekkel ezelőtt szinté megjósoltak, ám mostanáig nem sikerült valóra váltani. A tudósoknak a világon először sikerült kikísérletezniük a…

Minden eddiginél komolyabb vetélytársat kaphat a számítástechnika újításait hosszú éveken keresztül meghatározó szilícium. Az új csodaanyag a szén egyik módosulataként ismert grafén, mely – előnyös tulajdonságai miatt – éveken belül mikrochipek fő összetevője lehet. A tudomány mai állása szerint legerősebb anyagot alig néhány éve fedezték fel.

Az emberi agyhoz fogható memória?
A HP Labs kutatói olyan tudományos áttörést értek el a közelmúltban, melyet évtizedekkel ezelőtt szinté megjósoltak, ám mostanáig nem sikerült valóra váltani. A tudósoknak a világon először sikerült kikísérletezniük a memória rezisztort, vagyis a memrisztort. Ezzel az újdonsággal a jelenleginél jóval gyorsabb és olcsóbb, úgynevezett nem-felejtő memóriák gyártása válhat lehetővé, sőt hosszabb távon akár az emberi agyhoz hasonló áramkörök létrehozásához szolgálhat segítségül.
1971-ben az amerikai Berkeley egyetem kutatója, Leon Chua azt az akkor még merésznek tűnő jóslatot tette, hogy az ellenállás, a kondenzátor és az induktor (vagyis a tekercs) mellett létezik egy negyedik áramköri alapelem, az úgynevezett memória rezisztor, amely a rajta átfolyó áram erősségétől és irányától függően változtatja ellenállását – mi több, ezt az áram kikapcsolása után is megőrzi. A memrisztor tehát abban különbözik a többi áramköri elemtől, hogy ha lekapcsoljuk az áramot, emlékezik arra, hogy milyen erős volt a rajta átfolyó áram, és megtartja ellenállását. (Ezt a képesség a többi alapelemnek nem sajátja.)
A memrisztorok megjelenése jelentős hatással lehet az iparra. Segítségükkel ugyanis le lehet egyszerűsíteni egyes kapcsolásokat, csökkenthet az áramkörök fogyasztása, és olcsóbban lehet őket gyártani. A memrisztort úgy kell elképzelni, mint egy csövet, mely az áteresztett víz mennyiségétől és irányától függően változtatja keresztmetszetét, amelyet még akkor is megőriz, ha a vizet elzártuk. Ha a víz az egyik irányból folyik, a cső keresztmetszete megnő, ha a másikból, a keresztmetszet szűkül.

A Google és az adatvédelem
Google Street View néven indult két éve a keresőportál utcakép-szolgáltatása, melyet Európában – amerikai bemutatkozását követően – nem fogadtak lelkesedéssel. Pedig az utcaképek hasznosak, segítségükkel megtudhatjuk például, hogy a megvásárlásra kinézett lakás milyen környéken van. Ezzel még nem is lenne gond – a baj az, hogy a Google tevékenysége sértheti a járókelők jogait. A sajtóba több, a GSV-re nézve nem éppen pozitív történet is bekerült. Így azé a férfié, akit a szolgáltatás autója lencsevégre kapott, amint a feleségének bejelentett kiküldetés helyett a barátnőjével töltötte az időt. Az arcok és a rendszámok kisatírozásával, kikockázásával kiküszöbölhető a személyes adatok rögzítése, de e műveletnek a felvétel készítésével egy időben kell megtörténnie. Az adatvédelmi hivatal szerint kétséges, hogy ez tényleg így zajlik, sőt az ombudsman szerint a kitakarás nem elég: azt úgy kell elvégezni, hogy az arcok és a rendszámtáblák semmilyen eljárással ne legyenek visszaalakíthatóak.
www.hetivalasz.hu

Képzeljünk magunk elé egy hétköznapi kávésbögrét, és gondolatban fedjük be egy hártyavékony fóliával. Ezután – szintén virtuális módon – vegyünk kézbe egy ceruzát, és szúrjuk bele. Nem lesz nehéz dolgunk. Most ugyanezt a bögrét fedjük be egy nemrégiben felfedezett anyaggal, az úgynevezett grafénnal, és a ceruza végére képzeletben állítsunk egy autót. Lássunk csodát: a borítás a kivételesen nagy megterhelés ellenére sem fog átszakadni.

Kísérletünket persze a gyakorlatban lehetetlen végrehajtani, de nem csak azért, mert egy gépjármű kizárólag elméletben áll meg egy írószerszám tetején. Hanem azért is, mert – a grafén töredékes szerkezetéből adódóan – ilyen szupertulajdonságú, az acélnál vagy kétszázszor erősebb anyagot a tudomány mai állása szerint csak parányi méretekben lehet előállítani. A jelenleg ismert legnagyobb szakítószilárdságú anyagként ismert grafén létezéséről már több mint ötven éve beszélnek a kutatók, kézzelfogható – pontosabban mikroszkóp alatt tetten érhető – bizonyítékra azonban csak fél évtizede sikerült szert tenni.

A tudományos körökben szenzációszámba menő felfedezésnek azért van különösen kiemelt jelentősége, mert előnyös tulajdonságai miatt az új anyag – a szén egyik módosulata, a gyémánt és a grafit rokona – előbb-utóbb átveheti a szilícium helyét a mikrochipgyártásban. A szilícium alapú mikroelektronikai fejlesztések az előrejelzések szerint hamarosan elérik azt a szintet, ahol már nem lehet tovább csökkenteni az egyes összetevők méretét. A tranzisztorok oly kicsire zsugorodnak, hogy ilyen körülmények között a fizikai hatások megváltoznak, és olyan jelenségek lépnek fel, melyek a mai tranzisztoroknál még egyáltalán nem jelentkeznek. Ennek következtében új chip alapanyag után kell majd nézni, méghozzá a becslések szerint várhatóan tíz éven belül.

A jelenleg használt anyagoknál az egyik legnagyobb gondot a gyártási folyamat során keletkező feszültség, majd a működés közben fellépő hőhatások, illetve -ingadozások jelentik. Ha viszont ugyanerre a célra graféneszközöket alkalmazunk, akkor ezek a problémák egyáltalán nem, vagy csak kisebb mértékben jelentkeznek. Az amerikai Georgia Műegyetem kutatói nemrég mutattak be egy chipet, melyre graféntranzisztorok százait építették – a számítások szerint ez az alkalmatosság szilícium alapú társánál százszor gyorsabb és kiválóbb hővezető lehet.

A gyakorlatban azonban a kutatók még korántsem tartanak itt, így a tömeges elektronikai alkalmazásra még jó darabig várni kell. Ahhoz ugyanis, hogy a grafént – ezt az egyetlen atomréteg vastagságú grafitlemezt – laboratóriumokon kívül, ipari méretekben elő lehessen állítani, egy sor nehézséget kell leküzdeni. Vagy valami módon rá kell venni a szénatomokat, hogy egyetlen atom vastagságú réteggé rendeződjenek, vagy pedig egy nagyobb, csaknem makroszkopikus objektumot kell megpróbálni lebontani a minimális méretre. A téma egyik legfőbb hazai szakértője, Bíró László Péter, az MTA Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutatóintézet Nanoszerkezetek Osztályának tudományos tanácsadója és munkatársai az utóbbi módszert alkalmazzák. Tudniillik néhány tíz nanométer vastag grafitpikkelyeket visznek fel egy alkalmas felületre, majd oxidációt hajtanak végre; magyarul: addig hántják le sorról sorra a grafitrétegeket, amíg el nem érnek az egyetlen atom vastag grafénig.

És hogy a művelet szinte emberfeletti nehézségét híven érzékeltessük, alkalmazzunk ismét egy hasonlatot. Húzzunk fel egy bokszkesztyűt, majd próbáljunk vele laponként szétszedni egy köteg finom selyempapírt – nos, Bíró László Péterék a megmondhatói, hogy egyetlen atom vastag objektumokat leválasztani és kezelni a makrovilág eszközeivel ennél a kísérletnél milliószor nehezebb mutatvány. Ahhoz pedig, hogy a kutatók egyáltalán megkíséreljék végrehajtani ezt a feladatot, túl kellett lépni egy tudományos dogmán: nevezetesen azon a régóta rögzült hiedelmen, hogy egyetlen atomnyi vastagságú lemezt lehetetlenség létrehozni.

A grafént egyre inkább „új trónkövetelőként” emlegetik a nanoagyagok közt a már régebben ismert szénalapú nanocsövek mellett. Míg a grafén egy szénatomokból álló, egyatomnyi vastagságú összefüggő réteg, addig utóbbi ugyanennek a henger alakú változata. Másképp fogalmazva: a grafén egy kitekert szén-nanocső, s mint ilyen, sokkal könnyebb dolgozni vele. Grafén alkalmazásakor ugyanis egy nanoelektronikai eszköz kialakításakor nem kell minden egyes nanocsövecskékkel külön bajlódni, hanem a grafénlapból – pont úgy, mint egy vég kelméből – ki lehet szabni a megfelelő mintát. Hogy ismét egy párhuzammal éljünk: míg az előbbi megoldás ahhoz hasonlítható, mint amikor – hosszú napok aprólékos munkájával – fogpiszkálókból igyekszünk felépíteni mondjuk az Eiffel-torony kicsinyített mását, addig a második ahhoz, amikor a szabó könyed mozdulatokkal kinyesi a készülő öltöny elemeit az anyagból.

És hogy továbbbra is haza beszéljünk: jelenleg magyar kutatók – az MTA Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutatóintézetéből Tapasztó Levente és munkatársai – tartják a legkeskenyebb (2,5 nanométer széles) grafénszalag kivágásának világrekordját. Tapasztó Leventét ezért a teljesítményért 2008-ban Junior Prima díjjal jutalmazták, a nanoszalagokról készült, a kutatási eredményt illusztráló fotót a Nature Nanotechnology című folyóirat a címlapján tartotta érdemesnek közölni, s Tapasztó elnyerte a stuttgarti Max Planck Szilárdestfizikai Kutatóintézet Humboldt-ösztöndíját is.

Mindennek azért is van jelentősége, mert a grafén önmagában félfém, vagyis nem készíthetünk belőle olyan tranzisztort, aminek van „kikapcsolt” állapota, ezért nem lehet processzorok készítésére használni. Ha viszont elég keskeny szalagot vágunk ki a grafénból egy jól meghatározott kristálytani irányban, akkor ki tudunk alakítani egy olyan, úgynevezett tiltott sávot a szalag elektronszerkezetében. Ennek köszönhetőn a grafén tranzisztor kikapcsolt állapottal is fog rendelkezni, így pedig már hozzá lehet kezdeni a nanoprocesszorok tervezéséhez. Nem véletlen, hogy az új „csodaanyag” fölkeltette már számítástechnikai nagyvállalatok – IBM, a HP, az Intel – figyelmét.

Pusztul a Föld legnagyobb korallvilága

A tengervíz hőmérsékletének és savasságának emelkedése miatt századunkban teljesen kipusztulhat az a hatalmas, változatos élővilágnak helyet adó korallvidék, amelyet gyakran az Amazonas dzsungeljeinek tengeri megfelelőjeként emlegetnek – figyelmeztet a WWF nemzetközi környezetvédő szervezet. Az Indonézia, Malajzia, Pápua Új-Guinea, Fülöp-szigetek, Salamon-szigetek és Kelet-Timor által határolt 5,4 millió négyzetkilométeres területen a világ korallépítő fajainak 75 százaléka megtalálható. A zátonyok ökoszisztémájának összeomlásával több mint százmillió ember megélhetése kerülhet veszélybe, akik a halászat megszűnésével az amúgy is túlzsúfolt nagyvárosokban kereshetnek menedéket.

www.origo.hu

A világ legrégibb emberszobra

A világ legrégibb, a szénizotópos kormeghatározás szerint legalább 35 ezer éves emberszobrocskáját találták meg tübingeni tudósok Németországban, Baden-Württemberg tartományban. A Hohle Fels barlangban tavaly szeptemberben hat darabban előkerült mamutagyar-szobrocska egy nőt ábrázol túlhangsúlyozott nőiességgel, túlméretezett nemi szervekkel. Az 1908-ban megtalált híres Willendorfi Vénusznál 25 ezer évvel idősebb figura felfedezése átírja a művészettörténetet – olvasható a Natire című folyóiratban. Azok az izraeli és afrikai kövek, amelyeket elődeink azért gyűjthettek, mert az emberre hasonlítottak, csaknem kétszer ennyi idősek, de nem emberi kéz faragta őket.

MTI


Kapcsolódó cikkek

2022. január 21.

Íme a világ legbiztonságosabb légitársaságai

Egyedülálló lista a légitársaság biztonságáról: meglepő „mélyrepülés” az élről, miközben már a Covid-protokoll betartása is része a vizsgált szempontoknak.

2022. január 11.

Antigénteszt, antitestteszt – mire jó, mire nem?

Az otthon használható Covid-tesztek könnyen kimutathatják, védettek vagyunk-e, netán megfertőződtünk-e? Ez különösen fontos lehet az omikron és a flurona megjelenésének idején.