В Уотсоновском исследовательском центре (Watson Research Center) корпорации IBM впервые удалось наблюдать скачки электрической проводимости в тонкой нанополоске графена. Этот полезный квантовый эффект, в принципе, позволяет изготовить из графена быстрые и эффективные транзисторы, мультибитные логические вентили и другие устройства, идеально подходящие для цифровых технологий будущего.
Очень популярный в последнее время графен — похожий на соты слой углерода толщиной в один атом — является полупроводником и в то же время прекрасным проводником с аномально высокой подвижностью электронов. Графен хорошо проводит ток благодаря тому, что у него нет энергетической щели между зоной валентных электронов и зоной электронов проводимости, что позволяет им легко путешествовать туда и обратно. Но такие зазоры можно создать, как-то ограничив движение электронов в пространстве, чтобы квантовые эффекты привели к дискретности энергетических уровней.
Эта идея не нова, и квантование проводимости уже наблюдали у различных полупроводниковых нановолокон и углеродных нанотрубок. Теперь дошла очередь и до графена.
Для экспериментов ученые изготавливали полоски графена длиной от 0,8 до 1,7 мкм с помощью электроннолучевой литографии на изолирующей подложке из диоксида кремния. Концы полосок шириной 30 нм крепили к палладиевым электродам. К полоскам прикладывали напряжение ±20 В и измеряли силу тока. После охлаждения устройства до 80 градусов выше абсолютного нуля начинали проявляться квантовые эффекты, и ученые наблюдали скачкообразное изменение проводимости.
Дело в том, что в полосках графена электроны движутся практически в одном измерении. В результате возникает несколько энергетических уровней, на которых помещается лишь ограниченное число электронов. Поэтому ток, текущий через полоску, возрастает скачком, если напряжение на электродах достигает величины, поз воляющей электронам преодолеть следующий энергетический барьер.
Результаты экспериментов прекрасно совпали с теорией, но осталось еще много неясных моментов. Сейчас ученые изучают роль дефектов на краях графеновых полосок. Но главная цель получение еще более узких полос, чтобы квантование проводимости наблюдалось и при комнатной температуре. Если это удастся, в графеновых чипах будущего с помощью нескольких дискретных значений тока через одну такую полоску можно будет кодировать сразу несколько бит вместо единственного (ток течет или не течет), как в типичных электронных устройствах наших дней. ГА
Внимание всего мира вновь приковано к Марсу: 26 мая строго в намеченном районе вблизи северного полюса Красной планеты (богатая льдом равнина Vastitas Borealis) совершил посадку аппарат Phoenix Mars Lander. Названный в честь мифической птицы, "Феникс" призван продолжить дело трех своих предшественников — сгинувших без следа европейского Beagle 2 и американских Mars Climate Orbiter и Mars Polar Lander (см. "КТ" ##392, 527, 678).
Последнему из них "Феникс", обошедшийся в 420 млн. долларов, приходится фактически братом-близнецом, он построен на аналогичной базе. Накопленный опыт помог интернациональной команде, включающей специалистов из США, Канады, Швейцарии, Дании, Германии и Финляндии, избежать критических ошибок. Единственной серьезной неполадкой стала проблема в системе управления манипулятором, с которой удалось быстро справиться. А вот обрыв связи на вторые сутки миссии заставил отложить передачу тестовых инструкций на целый день. Но руководители полета уверяют, что в этом повинен не Phoenix, а заглючивший Mars Reconnaissance Orbiter, через который поддерживается связь с Землей. На всякий случай предусмотрен запасной вариант: Phoenix может обмениваться данными с центром управления через другой аппарат на орбите Марса — Mars Odyssey.
Если все пойдет по плану, "Фениксу" предстоит как минимум три месяца напряженной работы. В течение первой недели будет проверено состояние всех систем, после чего начнется экспедиция вглубь планеты с целью поиска микроорганизмов или следов их присутствия в пограничном слое между почвой и льдом, а также изучение водной истории Марса. Основным инструментом послужит 2,35-метровый манипулятор, способный разгрести слой мерзлого песка и доставить образцы для анализа на борт аппарата.
Оснащению "Феникса" может позавидовать любая криминалистическая лаборатория. Набор включает высокотемпературную печь с масс-спектрометром (TEGA) для анализа химического состава грунта (в том числе на предмет органических взвесей), электрохимическую лабораторию, способную изучать объекты до 16 мкм в поперечнике (оптический и сканирующий микроскопы, инструментарий для химических тестов в жидкости, средства для электрических и температурных опытов), метеорологическую станцию с лидаром для изучения взвешенной в атмосфере пыли, ледяных частиц, тумана и облачности. "Глазами" станции служат сразу несколько фотокамер: посадочная MARDI (для оценки места приземления и подбора объектов для изучения), камера на манипуляторе для координации поисковых работ и панорамная стереокамера высокого разрешения для обзора поверхности и наблюдений за атмосферой. Обеспечивают научное хозяйство электроэнергией две панели солнечных батарей.
Предполагается, что в солнечном свете недостатка не будет: в районе посадки до самой осени царит полярный день.
А пока "Феникс" готовится к трудовой вахте, мир уже смакует первые фотографии с места посадки, выложенные в свободный доступ на сайте NASA. На них запечатлена панорама вокруг аппарата и участок почвы непосредственно рядом с ним. Фотографии достаточно подробны и демонстрируют, в частности, четкую ячеистую структуру наподобие той, что возникает в полярных районах Земли. А значит, полагают ученые, неглубоко под песком вполне может находиться ледяная прослойка.