Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 339

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

Naše první slova

Původ řeči je jednou z největších záhad lidstva. „Na začátku bylo slovo...“ praví Bible. Ale jaké? Minimálně od biblických časů jsme se snažili rozluštit původ lidské řeči. Je to konec konců jedna z charakteristik, která nás odlišuje od jiných živočichů.

Černá smrt gumy a jak jí čelit

Guma je jedním z neopěvovaných velkých hrdinů průmyslové revoluce. Kromě jejích obvyklých aplikací, jako jsou pneumatiky, kondomy, elastické spodní prádlo, apod., představuje základní složku asi ve 40 000 výrobcích, včetně absorbérů nárazu, hadic, lékařských nástrojů, těsnění, atd.

Z historie i současnosti vynálezů a jejich ochrany

Vynálezy a objevy často přicházejí na svět klikatými cestičkami. Jednou to vypadá, jako by se na ně čekalo tak netrpělivě, že se zrodí hned v několika hlavách v různých koutech světa, jindy je náhodou nebo omylem objeveno něco, s čím si nikdo neví rady.

Jak vyčíslit ekonomické přínosy jádra? A co na to evropský jaderný průmysl?

Společnost Deloitte vypracovala pro Euratom studii o přínosech jaderné energetiky v roce 2019 a 2050. V současné době je v provozu ve 14 zemích EU 126 komerčních reaktorů o výkonu 118 GWe. Do roku 2050 by měl jejich výkon stoupnout na 150 GWe, budou se ale muset snížit investiční náklady.

Astronauti se pořád ptali: Jak se daří myškám?

Myši, švábi, japonské křepelky, ryby, škeble, rostliny.... ti všichni měli možnost ochutnat Měsíc! Po návratu Apolla 11, od jehož mise letos uplynulo 50 let, putovalo množství vzácných vzorků měsíční horniny do laboratoří.

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