Протягом багатьох десятиліть інженери прагнули до розробки більш ефективних електронних пристроїв, зменшуючи розміри їх складових. Однак дослідники досягли так званого «критичного теплового моменту», сказав експерт в області нанотехнологій Аргонської національної лабораторії Аніруда Сумант.
В точці, де виникає критичний тепловий момент, зайве тепло викликає небажані ефекти, які суттєво впливають на роботу пристрою, знижуючи його ефективність. «Якщо ми не придумаємо, як вирішити проблему нагрівання нашої електроніки, цей критичний момент серйозно загальмує всі можливі просування - цей аспект буквально не дає нам зрушити з місця», - пояснив Сумант.
Привабливі для вчених термовластивості алмазних тонких плівок наштовхнули їх на думку якимось чином використати цей матеріал в якості тепловідводу, який можна було б поєднувати з багатьма різними напівпровідниками. Однак температури нанесення алмазних плівок, як правило, перевищують 800 градусів за Цельсієм, що обмежує здійснення і діапазон застосування такого підходу.
«Наша мета полягає в тому, щоб придумати, як виробляти алмазні плівки при найбільш низьких температурах, наскільки це можливо фізично. Якщо вийде виростити плівку при 400 градусах за Цельсієм, це дозволить об'єднати цей матеріал з цілим діапазоном інших напівпровідникових матеріалів», - сказав Сумант.
При використанні нової техніки, яка змінила процес нанесення алмазних плівок, Сумант і його колеги в Аргонському центрі нанорозмірних матеріалів змогли зменшити температуру (досягнувши майже 400 градусів Цельсія) і відрегулювати теплові властивості, варіюючи розміри кристалів. Це дає можливість з'єднувати алмаз з двома важливими для електроніки матеріалами: графеном і нітридом галію.
Сумант каже, алмаз має дуже хороші властивості теплопровідності при відсутності електропровідності; в порівнянні з кремнієм або оксидом кремнію, які традиційно використовувалися для виготовлення пристроїв із застосуванням графена, алмаз дозволить значно оптимізувати подібні прилади. Завдяки високій теплопровідності, пристрої з графену, виготовлені з використанням алмазної плівки, зможуть витримувати значно більш високі щільності струму.
Два нових дослідження, що проводяться в Аргонській національної лабораторії, відкрили нові можливості використання раніше невідомих властивостей нанокристальних алмазних тонких плівок.
В іншому дослідженні Сумант використовував таку ж технологію, щоб об'єднати тонкі алмазні плівки з нітридом галію, який використовується переважно в пристроях з світловипромінюючими діодами (LED). Після нанесення 300-нанометрової алмазної плівки на підкладку з нітриду галію Сумант і його колеги помітили значне поліпшення теплових характеристик «Зв'язок між цими експериментами в тому, що ми знаходимо нові способи ефективніше вирішувати проблему термічного критичного моменту, використовуючи менше енергії, яка має ключове значення, - сказав Сумант. - Ці процеси вкрай важливі для промисловості, оскільки таким чином ми шукаємо можливості подолати звичайні кордони в області мікроелектронних пристроїв і перейти до наступного покоління електроніки».
Вчені вивели новий сорт пшениці, здатний рости на підсоленому грунті
Австралійські біологи вивели новий сорт твердої пшениці, здатний рости на підсолених грунтах Австралії та інших континентів, і успішно виростили перший урожай "солестійкого" злаку, говориться в статті, опублікованій в журналі Nature Biotechology.
На сьогоднішній день лише невелика частина суші - близько 10% - використовується для вирощування різних сільськогосподарських культур. За поточними оцінками ООН, лише 23% від загальної площі суші можуть бути успішно використані для сільськогосподарських цілей, решта території для цього не придатні за суворих кліматичних умов або складу грунту.
Група генетиків під керівниц-твом Метью Гіліхема (Matthew Giliham) з університету міста Аделаїда (Австралія) "підняла" стелю максимально можливого обсягу сільськогосподарської продукції, вставивши в геном одного з сортів твердої пшениці кілька генів, що дозволяють їй рости на підсоленому грунті.
Як пояснюють вчені, тверда пшениця (Triticum turgidum durum) вимагає особливого складу мікроелементів в грунті, так як в результаті селекції вона "випадково" втратила кілька генів, що відповідають за регулювання концентрації іонів натрію в її клітинах. Підвищена концентрація натрію в листках пшениці призводить до зниження інтенсивності фотосинтезу, що негативно позначається на врожайності злаку. Підсолений грунт багатий цими іонами, що пояснює невисоку результативність твердої пшениці на таких територіях.
Для вирішення цієї проблеми Гіліхем і його колеги вставили в геном злаку кілька копій "супергена" Nax2, який надавав стійкість до солі у її предка - дикої пшениці-однозернянки (Triticum monococcum). Цей ген відповідає за виробництво особливих білків, які розташовуються на мембрані клітин ксиліт - "водопроводів" в стеблі пшениці. Дані білки захоплюють зайві іони натрію і не дають їм піднятися до тканин листя.
Автори переконалися в життєздатності нового сорту пшениці в лабораторії і приступили до польових випробувань. Дослідники засіяли зернами солестійкого злаку ціле поле в південно-східній частині континенту, в 300 кілометрах на захід від Брісбана. Як відзначають біологи, в цій частині штату Південний Новий Уельс грунт мало при-датний до використання в сільському господарстві через високу солоність.
"Найголовніше, додавання генів солеустійкості не призвело до зниження врожайності в порівнянні із звичайною пшеницею. У сприятливих умовах, їх плодючість збігалася. При високій солоності грунту наш сорт обганяє свого звичайного "предка" на 25%", - пояснив один з учасників групи Річард Джеймс (Richard James) з Державного об'єднання наукових і прикладних досліджень в Канберрі (Австралія).
За словами біологів, їх сорт пшениці готовий для повсюдного використання фермерами і він не належить до числа трансгенних рослин, що знизить можливе неприйняття серед виробників і споживачів хліба.
Джерело: ria.ru
Светлана
Олена