 В телевизионной драме «Миссия невыполнима», инструкции для миссии были доставлены на аудиокассету, которая уничтожала себя сразу же после проигрывания. Если что-либо подобное будет возрождено, то продюсеры должны говорить с профессором Андрее Федоровым Технологического института штата Джорджии об использовании его «исчезающих» схем, чтобы доставить инструкции.
Используя углеродные атомы, нанесенные на графен пучком электронов, Федоров и его сотрудники продемонстрировали технику для создания динамических моделей на графеновых поверхностях. Модели могут быть использованы, чтобы сделать реконфигурируемые электронные схемы, которые развиваются в течение часа до их полного исчезновения в новом электронном состоянии графена. Графен также состоит из атомов углерода, но в очень упорядоченной форме.
Кроме изготовления исчезающих схем, эта технология может быть использована в качестве формы спланированного по времени высвобождения, в котором диссипация из шаблонов углерода может контролировать другие процессы, такие как выпуск биомолекул.
«Теперь мы сможем рисовать электронные схемы, которые развиваются в течение долгого времени," сказал Андрей Федоров. «Вы можете разработать схему, которая работает в одну сторону, но после дня ожидания, когда углерод будет диффундировать по поверхности графена, вы больше не будете иметь электронное устройство. Сегодня устройство будет делать одну вещь; завтра оно будет делать что-то совершенно другое».
Проект начался как способ очистки углеводородов, загрязняющих поверхность графена. Но исследователи вскоре поняли, что они могут использовать его для создания моделей, используя аморфный углерод, полученный с помощью «печати» электронным пучком в качестве легирующей примеси, чтобы создать отрицательно заряженные участки графена.
Исследователи были первоначально озадачены, узнав, что их вновь образованные структуры исчезали с течением времени. Они использовали электронные измерения и атомно-силовую микроскопию, чтобы подтвердить, что образцы углерода перешли на поверхность графена, в конечном счете образуя равномерное покрытие над всей поверхностью графена. Изменение, как правило, происходит в течение десятков часов, и в конечном счете преобразует положительно заряженные поверхностные участки на поверхности с равномерно отрицательным зарядом при формировании промежуточного перехода в процессе этой эволюции.
«Электронные структуры постоянно меняются с течением времени», объяснил Федоров. «Это дает вам реконфигурируемое устройство, так как наше осаждение углерода производится не с помощью объемных пленок, а с помощью электронного пучка, который используется, чтобы рисовать схемы том, где вы хотите иметь существование отрицательно легированного домена».
Графен состоит из атомов углерода, расположенных в плотной решетке. Уникальная конструкция обеспечивает привлекательные электронные свойства, которые привели к широкому распространению исследования графена в качестве потенциального нового материала для современных приложений электроники.
Но графен все еще состоит из атомов углерода и, когда образцы наносят на поверхность с обычными атомами углерода, они начинают медленно мигрировать по поверхности графена. Скорость, с которой атомы перемещаются, можно регулировать путем изменения температуры или путем создания структур, которые направляют движение атомов. Атомы углерода могут быть также «заморожены» в основном шаблоне, используя лазер, чтобы преобразовать их в графит - другую форму углерода.
«Есть несколько способов модуляции динамического состояния, путем изменения температуры, потому что это регулирует скорость диффузии углерода, направляя поток атомов или изменяя фазы углерода», сказал Федоров. «Углерод, осажденный через сфокусированный электронный луч, связан с графеном очень слабо через взаимодействие ван-дер-Ваальса, так что он является мобильным».
Кроме потенциальных приложений безопасности для исчезающих схем, Федоров видит возможность упрощенных механизмов контроля, которые будут использовать диффундирующие модели для изменения процессов с заданными интервалами. Методика также может быть использован для биомедицинских процессов.
«Вы могли бы написать информацию в нулях и единицах с электронным пучком, использовать устройство для передачи информации, а затем через два часа информация будет исчезать», сказал он. «Вместо того, чтобы полагаться на сложные алгоритмы управления, которые микропроцессор должен выполнять, изменяя динамическое состояние или само электронную систему, ваша программа может стать очень простой».
Федоров и его коллеги пока что показали только способность создавать простые рисунки заряженных областей в графене. Следующим шагом будет использовать их переходов, чтобы создать устройства, которые будут работать в течение определенных периодов времени.
Федоров признает, что эта динамика углеродных шаблонов может представлять проблему для инженеров-электриков, привыкших к статическим устройствах, которые выполняют те же функции день за днем. Но он считает, что некоторые найдут полезные приложения для этого нового явления.
«Мы сделали важный шаг в открытии и понимании», сказал он. «Следующим шагом будет демонстрация сложного и уникального приложения, которое иначе было бы невозможно сделать с обычной схемой».
|
