Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 374

Zapsáno do atomů
(byla vyvinuta experimentální atomová paměť)

Už v roce 1959 slavný fyzik Richard Feynman předpovídal velké možnosti nanotechnologie a spočítal, že veškerá slova, která kdy v historii lidé napsali, by bylo možno zapsat do krychle o straně cca setiny milimetru, pokud by šlo zaznamenávat písmena pomocí jednotlivých atomů.

Fotogalerie (3)
Ilustrační foto

Nanotechnologie je "umění" či spíše soustava metod, jak pomocí manipulace s jednotlivými atomy či molekulami (nebo s jejich malými skupinami) dosáhnout materiálů a objektů unikátních nebo extrémních vlast-ností, jaké doposud ještě lidstvo nepoznalo a nemohlo používat (údajně by mohla být reálná i představa výtahu, jezdícího do kosmu, postaveného ze superpevných nanomateriálů). Předpona nano- je odvozena z typické rozměrové škály těchto struktur a operací - nanometru (10 na minus devátou metru). Zrnko písku obsahuje asi 10 miliónů miliard atomů.

Doháníme DNA

Během 1. poloviny r. 2002 se povedlo americko-švýcarskému týmu, vedenému prof. Himpselem z Univerzity ve Wisconsinu dosáhnout pomocí nanooperací se zkušebním křemíkovým preparátem lokálně takové hustoty paměti, že plocha jednoho CD z tohoto materiálu by pojala tolik informací, jako milión současných běžných CD-ROMů. Jeden bit informace (jednička či nula) zde byl reprezentován přítomností či nepřítomností jediného atomu, za silové a pohybové spolupráce dalších 20 atomů kolem něj (v dnešních konvenčních pamětech na uchování jediného bitu padnou milióny atomů). To je hustota, srovnatelná s "výkonností" živé přírody při zápisech genetické informace v kyselině DNA (32 atomů/bit).

Nikdo není dokonalý

Tento křemíkový materiál má však nevýhodu, že veškeré paměťové operace v něm (zápis, čtení, formátování) je třeba provádět ve vakuu a daní za velkou paměťovou hustotu je zatím značná pomalost, zvláště při zde zvolené pokojové teplotě (normálně se ultravýkonná elektronika silně chladí, třeba kapalným héliem). Po jistém kompromisu mezi kapacitou a rychlostí operací však bude možno získat v praxi již brzy použitelné atomové paměti, i když zatím s daleko menší měrnou kapacitou.
Konkrétní podoba této atomové paměti vznikla nanesením a následným vypařením malého množství zlata na křemíkový povrch, přičemž se atomy seskupily do lineárních stop o šířce pěti atomů. Nanášením dalších atomů se provádělo formátování, pomocí složitého pohybu skenovacího tunelového mikroskopu (STM) zápis a jednoduchým skenováním podél stop - čtení. Simulace atomového "harddisku" byla zatím provedena pouze pro několik stovek bitů, což trvalo celé minuty. Účelem tohoto demonstračního pokusu však bylo dosáhnout mezní hodnoty hustoty, nikoliv rychlosti. Výzkumníci se poučili, že čím větší chceme dosáhnout hustoty bitů, tím pomalejší atomovou paměť dostaneme.
Maximální hustoty zápisu do atomů proto bude možno využít až za několik desítek let, až se naučíme tyto extrémní paměti číst daleko rychleji, zejména za (pro nás běžných, ale pro tyto paměti nemístně vysokých) pokojových teplot. Mezitím bude možno zvýšit pomocí metod tzv. samočinné organizace (nano)částic informační hustotu dnešních konvenčních magnetických pamětí (harddisků) až stokrát. Kromě švýcarsko-amerického týmu na podobných úkolech kolem atomárních či molekulárních pamětí pracuje ještě řada dalších skupin - např. výzkumný tým firmy Hewlett-Packard připravil malou zkušební molekulární paměť, kde bit je reprezentován jednou nebo několika vodivými molekulami, sevřenými v mřížce z platinových drátů. Také firma Intel se svými procesory a IBM s disky nezůstávají pozadu. Slibnou oblastí výzkumu nanočástic jsou i grafické displeje o ultravysokém rozlišení. Tyto pokusy jsou potřebné, neboť se předpokládá, že během příštích deseti let se možnosti další miniaturizace na bázi dosavadní formy elektronické technologie vyčerpají.

Pavel Vachtl
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Šedesát let mezinárodní sítě „Izotopy ve srážkách“

Právě před šedesáti lety byly shromážděny úplně první vzorky dešťové vody pro Globální síť izotopů ve srážkách (Global Network of Isotopes in Precipitation, GNIP). Věda o hydrologii izotopů teprve podnikla první kroky. Jak vlastně GNIP vznikl, jak se vyvíjel a jak se dnes používá?

Praha bojuje se suchem - využije průsaků podzemních vod

Hlavní město Praha začne pro splachování komunikací a zvlhčování vzduchu v letních měsících v centru města využívat průsakovou vodu ze své kolektorové sítě. První čerpací zařízení napojené na podzemní rezervoár na průsakovou vodu vzniklo pod Uhelným trhem.

Největší transport do Temelína za dvacet let

Modernizovat zařízení a přitom o jednotky MWe zvýšit výkon druhého bloku elektrárny Temelín mají zajistit nové separátory vlhkosti v nejaderné části elektrárny. První z nich dorazil do Temelína z Bratislavy 9. května 2020. Přeprava více než stotřicetitunového nákladu přes české území trvala pět dní.

Studentská konference Šimáně 2020

Organizátoři zvou na tradiční studentskou vědeckou konferenci pořádanou Fakultou jadernou a fyzikálně inženýrskou ČVUT v Praze s podporou Mladé generace České nukleární společnosti zaměřenou na jaderné inženýrství a související obory, pojmenovanou po profesorovi Čestmírovi Šimáně.

America First – i v termojaderné fúzi!

Spojené státy pojaly ušlechtilý úmysl být první zemí na světě, která postaví termojadernou elektrárnu! Ve světle poněkud rozpačitého přístupu státních institucí USA k termojaderné fúzi v minulosti musí mnohého odvážná myšlenka překvapit. Ovšem v poslední době se blýskalo na lepší časy.

Nejnovější video

Bez jaderné energie se ve vesmíru daleko nedostaneme

Krátké výstižné video z dílny Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni ukazuje využití jaderné energie a jaderných technologií při výzkumu vesmíru. Ne každý ví, že jádro pohání vesmírné sondy už po desetiletí. Zopakujme si to. (Film je v angličtině.)

close
detail