Глубины плоского мира могут оказаться неисчерпаемы

Зеленый луч лазера делает дырки в графене.

В последние годы мы привыкли к частому употреблению сокращения 2D применительно к новым технологиям, использующим моноатомные слои. Самый яркий пример – графен. За его открытие Андре Гейму и Константину Новоселову очень быстро вручили Нобелевскую премию по физике за 2010 год. Как аванс воплощения надежд на создание принципиально новых транзисторов и полупроводников нового поколения, а также прозрачных электродов и сенсоров, которые не нагреваются благодаря высокой теплопроводности материала.

Для всего этого требуется умение манипулировать (осуществлять процессинг) монослоем атомов углерода, что далеко не просто. Но похоже, что сотрудники Университета Тохоку в японском г. Сендай научились с помощью фемтосекундных лазерных импульсов делать в графене, «положенном» на слой нитрида кремния, дырки размером 70 нанометров (нм). Интерес к технологии, не повреждающей графен, связан также и с тем, что диаметр отверстия намного меньше длины волны лазерного света, которая составляет 520 нм. Продемонстрированная технология также способствует удалению атомов других элементов, контаминантов, загрязняющих исходный материал.

Свет все чаще становится «орудием производства», что лишний раз продемонстрировали сотрудники Шаньдонской лаборатории в г. Циндао (Китай). Лазерное излучение уже довольно давно используют в качестве световых пинцетов (tweezers). С их-то помощью в Циндао научились выделять отдельные клетки.

Нейроморфный синапс (S), Pr – пресинаптический нейрон, P – постсинаптический нейрон.  Иллюстрации Physorg

В шанхайском Институте органической химии с помощью фотокатализа имитировали естественный фотосинтез, в ходе которого происходит восстановление диоксида углерода (СО2). Атом углерода в этом соединении дает затем цепочки. Авторы работы отталкивались от фотосинтеза, осуществляемого клетками Rhodobacter красных водорослей. Благодаря добавке кобальта в качестве катализатора удалось восстановить СО2 до метана (СН4) с эффективностью конверсии света 89% в течение 30 дней.

С другой стороны, метан токсичен, поэтому в Университете Гонконга и Университетском колледже Лондона с помощью света научились превращать метан в формальдегид, который широко используется в синтезе пластиков. Конверсию энергии света в перестройку химических связей с почти 100-процентной эффективностью удалось получить благодаря использованию соединения меди и оксида вольфрама (CuWO3).

Возвращаясь к 2D-структурам, нельзя не упомянуть сообщение из лаборатории в г. Лос-Аламосе (США), где создали нейроморфные искусственные синапсы-мемристоры – резисторы с памятью, которые запоминают изменения в сопротивлении под действием тока. Нечто подобное известно и в отношении нейронных синапсов, которые меняют свое сопротивление прохождению нервного импульса и в то же время хранят об этом память, которая необходима при обучении. В качестве «рабочего тела» авторы работы использовали известный материал STO (SrTiO3) с добавкой золота и ниобия (Au/Nb).

Новые мемристоры хорошо имитируют изменчивое поведение нейроморфоного синапса. И нейросеть на этой основе может, например, распознать рукописный материал с точностью 94,7%. Авторы полагают, что такого рода интерфейсы могут широко использоваться в нейроморфных компьютерах нового поколения.