Слева направо: Ацамаз ГИОЕВ, Олег ДЗЕРАНОВ, магистранты
Ученые-физики из СОГУ вновь добились выдающихся результатов в сфере нанотехнологий. За последнее время «СО» не раз писала о важных изобретениях сотрудников кафедры физики конденсированного состояния физико-технического факультета под руководством Тамерлана МАГКОЕВА. В статьях «Ржавчина против пластика» в сентябре прошлого года и «Наука спешит на помощь» в январе текущего года ученый рассказал о необыкновенных свойствах открытого на факультете катализатора для разложения пластика и нефтепродуктов. Теперь ученые разработали технологию изготовления транзисторов толщиной… в два атома!
– Тамерлан Таймуразович, вы с коллегами не перестаете удивлять своими открытиями. Как вообще можно что-то делать с отдельными атомами?
– Начну с того, что нанометр (нм) – это его одна миллиардная часть. Это размер одного атома. На этот уровень наука вышла еще в середине прошлого века благодаря изобретению электронного микроскопа. К началу 90-х годов ученые овладели некоторыми нанотехнологиями, например, в СССР был изобретен сверхпрочный и легкий материал из углерода, который теперь известен как графен.
Монослойными пленками, то есть состоящими из одного слоя атомов, я занимаюсь со студенческих лет. И именно поэтому мы создали на факультете лабораторию по их изучению. Так что открытие нами различных свойств этих пленок и разных направлений их применения – это закономерный результат нашей кропотливой работы в течение десятков лет.
– В чем суть вашего нового открытия?
– С изобретением электронной техники ученые и производители постоянно ищут пути ее миниатюризации. Особенно актуально это для повышения вычислительной мощности компьютеров. «Мозг» машины – вычислительный процессор – чип состоит из миллионов транзисторов. И чем они меньше, тем меньше нагреваются и лучше работают.
Сегодня самые передовые производители в мире борются за создание транзисторов размером 1,8 нм. Мы же разработали методику создания транзисторов в 0,6 нм!
– Почему до вас никто не сумел это сделать?
– Свойства материалов, состоящих из отдельных атомов, совсем не такие, как у них же в макромасштабе. Благодаря различным силам, например, электромагнитным, атомы находятся в постоянном движении.
Первое, что требуется, «привязать» нужное количество атомов металла к поверхности некоторой основы в нужной точке для создания из них ячейки. Ее высота – один атом, а размеры ее сторон – по 10 атомов.
На эту ячейку укладывается следующая, уже из другого вещества. Но металлы надо подобрать так, чтобы их атомы не смешивались и обеспечивали передачу электроимпульса определенных напряжения и силы тока. Это уже готовый транзистор.
Наконец, этот транзистор необходимо соединить с миллионами других проводников, толщиной в один атом!
Подбор материалов и условий их надежного соединения в ячейки, транзисторы и проводники – и есть задача, которую нам удалось решить!
– А как скоро ваши изобретения будут использоваться в промышленности?
– Сегодня существуют технические возможности для внедрения результатов наших исследований в производство. Однако его промышленное создание – дело весьма сложное и дорогостоящее.
Пока интерес к нашей работе проявили в научно-исследовательском центре «Курчатовский институт», а также в Ардаканском университете Ирана. Более того, с иранскими коллегами сотрудничаем в области нанопленок уже три года.
В этом году мы подали в Российский научный фонд заявку на софинансирование совместных с иранцами исследований. Иранская сторона также готова финансово участвовать в нашем общем проекте. Но в любом случае мы продолжим наше плодотворное сотрудничество, потому что нанопленки открывают небывалые возможности во многих сферах производства.
– Можете назвать эти направления?
– Это создание инновационных материалов для медицины: искусственные – кожа, сосуды, а также новые препараты и способы диагностики и лечения.
Это экология – борьба с выбросами парниковых газов, загрязнением пластиковыми отходами и разливом нефтепродуктов.
Это производство биотоплива как из пластиковых отходов, тяжелых нефтепродуктов, так и из… атмосферного воздуха!
Это также абсолютно новое слово в науке и производстве – создание биокатализаторов. С их помощью можно дешево добывать редкие, драгоценные и сверхчистые металлы из бедных руд и даже почвы.
– Спасибо большое за рассказ, желаем вам и вашим коллегам новых открытий и осуществления самых смелых планов.
– Начну с того, что нанометр (нм) – это его одна миллиардная часть. Это размер одного атома. На этот уровень наука вышла еще в середине прошлого века благодаря изобретению электронного микроскопа. К началу 90-х годов ученые овладели некоторыми нанотехнологиями, например, в СССР был изобретен сверхпрочный и легкий материал из углерода, который теперь известен как графен.
Монослойными пленками, то есть состоящими из одного слоя атомов, я занимаюсь со студенческих лет. И именно поэтому мы создали на факультете лабораторию по их изучению. Так что открытие нами различных свойств этих пленок и разных направлений их применения – это закономерный результат нашей кропотливой работы в течение десятков лет.
– В чем суть вашего нового открытия?
– С изобретением электронной техники ученые и производители постоянно ищут пути ее миниатюризации. Особенно актуально это для повышения вычислительной мощности компьютеров. «Мозг» машины – вычислительный процессор – чип состоит из миллионов транзисторов. И чем они меньше, тем меньше нагреваются и лучше работают.
Сегодня самые передовые производители в мире борются за создание транзисторов размером 1,8 нм. Мы же разработали методику создания транзисторов в 0,6 нм!
– Почему до вас никто не сумел это сделать?
– Свойства материалов, состоящих из отдельных атомов, совсем не такие, как у них же в макромасштабе. Благодаря различным силам, например, электромагнитным, атомы находятся в постоянном движении.
Первое, что требуется, «привязать» нужное количество атомов металла к поверхности некоторой основы в нужной точке для создания из них ячейки. Ее высота – один атом, а размеры ее сторон – по 10 атомов.
На эту ячейку укладывается следующая, уже из другого вещества. Но металлы надо подобрать так, чтобы их атомы не смешивались и обеспечивали передачу электроимпульса определенных напряжения и силы тока. Это уже готовый транзистор.
Наконец, этот транзистор необходимо соединить с миллионами других проводников, толщиной в один атом!
Подбор материалов и условий их надежного соединения в ячейки, транзисторы и проводники – и есть задача, которую нам удалось решить!
– А как скоро ваши изобретения будут использоваться в промышленности?
– Сегодня существуют технические возможности для внедрения результатов наших исследований в производство. Однако его промышленное создание – дело весьма сложное и дорогостоящее.
Пока интерес к нашей работе проявили в научно-исследовательском центре «Курчатовский институт», а также в Ардаканском университете Ирана. Более того, с иранскими коллегами сотрудничаем в области нанопленок уже три года.
В этом году мы подали в Российский научный фонд заявку на софинансирование совместных с иранцами исследований. Иранская сторона также готова финансово участвовать в нашем общем проекте. Но в любом случае мы продолжим наше плодотворное сотрудничество, потому что нанопленки открывают небывалые возможности во многих сферах производства.
– Можете назвать эти направления?
– Это создание инновационных материалов для медицины: искусственные – кожа, сосуды, а также новые препараты и способы диагностики и лечения.
Это экология – борьба с выбросами парниковых газов, загрязнением пластиковыми отходами и разливом нефтепродуктов.
Это производство биотоплива как из пластиковых отходов, тяжелых нефтепродуктов, так и из… атмосферного воздуха!
Это также абсолютно новое слово в науке и производстве – создание биокатализаторов. С их помощью можно дешево добывать редкие, драгоценные и сверхчистые металлы из бедных руд и даже почвы.
– Спасибо большое за рассказ, желаем вам и вашим коллегам новых открытий и осуществления самых смелых планов.