Предложен способ повысить доверие к самосборным нанообъектам
 Иллюстрация частного случая процесса самосборки. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Нанообъекты, хоть и весьма перспективны, но достаточно дороги в производстве. Наука еще не обладает достаточным инструментарием, чтобы манипулировать в буквальном смысле отдельными атомами. Поэтому для создания тех или иных нанообъектов чаще всего прибегают к так называемому процессу самосборки, когда при определенных условиях нужные структуры «самособираются» из подготовленного сырья.
К сожалению, процессы самосборки нанообъектов еще не достаточно изучены, чтобы можно было гарантировать качество полученных на выходе нанотрубок, наночастиц и т.п. В естественном процессе всегда необходимо предусматривать определенные «допуски» как по структуре, так и по химической чистоте получаемых объектов. Эти «отклонения» от идеальной структуры могут в будущем в значительной степени отразиться на предсказуемости свойств и, самое главное, надежности как отдельного нанообъекта, так и устройства, созданного на его основе.
В своем последнем теоретическом исследовании, изданном в журнале Nanotechnology, группа исследователей из Испании обратилась к проблемам подобных «допусков» в процессе самосборки для случая построенных на базе нанопереключателей систем обработки сигналов. В рассмотренном ими частном случае система состояла из металлических наночастиц, связанных с двумя электродами органическим лигандом, и нанопереключателя. Такая система имеет ярко выраженный резонанс при переменном напряжении, поданном на электроды. Структуры подобного рода могут использоваться для обработки некого внешнего сигнала с целью выделения веса различных гармоник в сложном колебании.
На основе феноменологической модели группа показала, что создание действительно предсказуемых структур возможно даже при наличии определенных «допусков» в каждом отдельном нанопереключателе. В своих расчетах они учли не только случайность процесса самосборки, но и стохастическую природу электронного переноса, а также тепловые помехи. Согласно полученным результатам для того, чтобы обеспечить надежную (предсказуемую) обработку сигнала, необходимо предусмотреть определенное количество нанопереключателей, приходящихся на 1 бит информации (т.е. сформировать своего рода избыточность цепи). Полученная избыточность была бы полезна еще и для того, чтобы, взаимодействуя между собой, соседние нанопереключатели могли влиять друг на друга, обеспечивая так называемый «принцип большинства», т.е. компенсируя несовершенство друг друга и выдавая на выходе наиболее вероятный результат.
Работа испанских ученых имеет принципиальное значение для развития вычислительных устройств на основе нанообъектов. Исследования в этой области будут продолжаться.
Также по теме:
Источники: