Счет пошел на ангстремы

Оптогенетический нанодевайс, стимулирующий нейроны с двух сторон (сверху и снизу). Иллюстрация Physorg

Совсем недавно, в 2015 году, был открыт очень похожий на графен 2D-материал, но с бором вместо углерода в вершинах шестиугольных сот. Он получил название «борофен». В Северо-Западном университете штата Иллинойс в г. Эванстон показали, что похожий на графен борофен может образовывать со своим предшественником графеном так называемые гетероструктуры. Авторы статьи в журнале Science отмечают, что борофен легко интегрируется в самые разнообразные 2D-гетероструктуры. С их помощью можно будет, например, очень точно измерять электронные переходы. За два последних десятилетия микроэлектроника в какой-то степени стала нанотехнологией, с помощью новых гетероструктур она может сделать новый скачок.

Авторы статьи в журнале Nature описывают изображение зарядовой, или электронной, плотности с разрешением 0,6 ангстрема (6 х 10–11 м)! Электронщики Калифорнийского университета в г. Ирвин (США) следили за диагональным движением электрона в соединении SrTiO3/BiFeO3 с помощью усовершенствованного электронного микроскопа. Статья ученых называется «Изображение зарядовой плотности с субангстремным разрешением». В ней описывается картирование локальной плотности заряда в кристаллическим веществах, например в гетеросоединении двух оксидов SrTiO3/BiFeO3 (hetero-junction).

Сверхпроводниковые кольца, в которых ток идет в двух направлениях одновременно.  Иллюстрация Physorg

Примером «ангстремизации» может служить и расположение моноатомного слоя железа диаметром в несколько сот нанометров на поверхности рения. Это позволило ученым Гамбургского и Иллинойского университетов (Чикаго) получить экзотический сверхпроводящий кубит, то есть квантовый бит (Science Advances).

В Университете Дж. Гопкинса в г. Балтимор (США) физики использовали висмут в соединении с палладием (Bi2Pd), получив при этом необычный сверхпроводник с устойчивым квантовым флюксом (quantum flux). Из этого материала уже сделали кольца-кубиты, в которых ток «вращается» по и против часовой стрелки одновременно!

Еще один вариант сверхминиатюризации предложили специалисты Осакского университета (Япония), разместившие молекулы полиоксометалата (РОМ) на поверхности углеродных нанотрубок. Благодаря этому конструкту японцы сымитировали нейронную функцию, зарегистрировав в соединениях молекул импульсы электрической активности в нейроморфной сети (Nature Communications).

Нельзя не упомянуть и «введение» квантовых точек в нервные клетки, что позволило нейробиологам Вашингтонского университета в Сиэтле увидеть протекание нервных процессов в мозге.

Ученые не отбрасывают и старые возможности воздействия на вещества. В Технологическом институте штата Джорджия в Атланте предложен оптический чип, обработка информации на котором управляется с помощью… тепла. В качестве материала этого чипа вместо кремния был использован более теплочувствительный карбид кремния (SiC). Тепло же генерируется микронагревателями и изменяет состояние переключателей, без которых нельзя себе представить оптоэлектронные сети (Optics Letters).

Статья калифорнийцев из Университета Санта-Барбары, которые от кремния не отказались, называется «Гетерогенный фотонный чип: линейная квантовая оптика». С левой стороны чипа авторы расположили квантовые источники света, справа же – детекторы одиночных фотонов.

Так постепенно фотоны и электроны, квантовые точки и сверхпроводящие контуры приближают нас к появлению реально работающих квантовых компьютеров, о возможностях которых можно только мечтать. n