Диод на страже

Группа ученых из Висконсин-Мэдисонского университета, США, нашла новое, многообещающее применение привычным светодиодам.

Оказывается, можно так подобрать материал поверхности светодиода, что он становится чувствителен к примесям различных химических веществ в воздухе и начинает менять интенсивность излучения или даже мигать. Этот эффект позволит создать чрезвычайно чувствительные, миниатюрные и дешевые датчики атмосферных загрязнений. На одном чипе можно разместить набор светодиодов с химически активной к различным веществам поверхностью и фотодиоды, регистрирующие их излучение и преобразующие его в электрический сигнал. Это позволит не только сигнализировать о наличии загрязнения, но и сразу определить его тип и концентрацию.

Сегодня в мире наиболее распространены химические сенсоры, которые встроены в системы безопасности домов и чувствительны к дыму, радону или угарному газу, а также системы, контролирующие выхлоп автомобилей. Но все существующие датчики выглядят весьма примитивно по сравнению с предлагаемой технологией.

Авторы изобретения считают, что конечной целью работы по созданию «лаборатории в чипе» будет создание систем реального времени, реагирующих на различные загрязнения окружающей среды - от смога до химической атаки. - Г.А.

Мерзлый кабель

Весной этого года в окрестностях Детройта - автомобильной столицы США - должны начаться работы по замене девяти толстых подземных медных кабелей на три тонких, изготовленных из керамического сверхпроводника. Новый материал, получивший название BSCCO (читается как «биско»), почти не оказывает сопротивления электрическому току. В ходе детройтского проекта предстоит заменить около 12,5 т медных проводов на 450 кг кабеля, изготовленного из керамики на основе оксидов висмута, стронция, кальция и меди. Кабель, охлаждаемый жидким азотом, будет снабжать электричеством примерно 14 тыс. клиентов.

Эффект сверхпроводимости физики изучают уже много десятилетий. Сверхпроводниковые технологии широко применяются, к примеру, при создании мощных магнитов в медицинском оборудовании. Но традиционные сверхпроводники являются металлическими сплавами (на фото приведена структура подобного материала, видимая в оптический микроскоп) и требуют охлаждения до сверхнизких температур. Обычно эти металлы называют «низкотемпературными сверхпроводниками» и для их охлаждения используют жидкий гелий.

Лишь в 1987 году был открыт новый класс материалов, приобретающих сверхпроводящие свойства уже при температуре жидкого азота, достичь которой гораздо легче и дешевле. Новые материалы, представляющие собой довольно хрупкую керамику, получили условное название высокотемпературных, или теплых, сверхпроводников. Поначалу открытие вызвало настоящий бум, но быстро извлечь экономическую пользу из эффекта теплой сверхпроводимости не удалось, так что работы тихо продолжались в исследовательских лабораториях. Проблемы изготовления гибкого кабеля из ломкого керамического материала казались почти неразрешимыми. Однако по мере изучения свойств капризного материала, особенно его поведения при циклическом нагревании-охлаждении, удалось найти способ упаковки гранулированного BSSCO в длинные и гибкие ленты, покрытые серебряной оболочкой.

Критическая плотность тока при -196°C в BSCCO составляет около 70 тыс. ампер на квадратный сантиметр (при большей плотности тока свойство сверхпроводимости пропадает). Поскольку кабель лишь частично состоит из чистого сверхпроводника, критическая плотность тока достигает лишь 15 тыс. А/кв.см. Тем не менее, это примерно в 100-150 раз больше, чем максимальная плотность тока в медных проводах.

Если в Детройте все пойдет как намечено, эти работы ознаменуют собой начало новой эры в передаче электроэнергии. Новые сверхпроводниковые линии позволяют строить энергосети, которые будут более эффективны и надежны, нежели существующие сейчас. Для энергетической индустрии эта технология может стать примерно тем же, чем оптоволокно стало для телекоммуникаций. - Б.К.

Флорида - Калифорния 5:0

Группа исследователей из Флоридского университета, США, получила грант на 2,5 млн. долларов для разработки высоковольтного полупроводникового переключателя для силовых линий электропередач.

В настоящее время эта группа удерживает мировой рекорд, создав полупроводниковый переключатель из нитрида галлия, способный выдержать напряжение 10 кВ. Это уже близко к обычно применяемым сегодня в линиях электропередач в США 13,8 кВ.

Внимание к этой тематике привлек недавний энергетический кризис в Калифорнии (см. «КТ» #380), который уже привел к многомиллионным убыткам и отчасти поставил под угрозу процветание Кремниевой Долины. Сегодня в высоковольтных силовых линиях используют механические переключатели, обладающие существенным недостатком: в момент переключения возникает сильная импульсная помеха, которая распространяется по сети, приводит к перегрузке и может вызвать сбой в работе или отключение питания компьютеров и другой электроники. Применение полупроводниковых переключателей позволит избавиться от импульсных помех и эксплуатировать энергетическую сеть с большей нагрузкой. Кроме того, можно будет передавать больше электроэнергии на большие расстояния и легче подключать резервные источники в момент аварий и пиковых нагрузок. - Г.А.

Питаемся карборундом

Один из крупнейших изготовителей полупроводников компания Infineon приступила к промышленному производству мощных диодов Шоттки на основе карбида кремния (SiC). Это позволит в ближайшее время создать более дешевые, эффективные и компактные блоки питания для компьютеров.

Диоды Шоттки, основанные на эффекте образования потенциального барьера на границе между металлом и полупроводником, характеризуются малым временем переключения. Карбид кремния оказался идеальным материалом для мощных высоковольтных полупроводниковых приборов. Он обладает рядом преимуществ перед традиционным кремнием или арсенидом галлия: более высоким барьером Шоттки, в десять раз большим напряжением пробоя и высокой теплопроводностью, сравнимой с теплопроводностью алмаза. Эти свойства позволили создать высокочастотные диоды с малым током утечки, малым сопротивлением и высокой плотностью тока. Если диод Шоттки из кремния выдерживает 200 В запирающего напряжения, а диод из арсенида галлия - 250 В, то диод из карбида кремния способен выдержать до 3500 В.

Применение почти не имеющих потерь, быстро переключающихся диодов позволяет повысить частоту преобразования напряжения в блоках питания. На высокой частоте можно использовать пассивные компоненты, такие как трансформаторы и конденсаторы, значительно меньших размеров и заметно снизить стоимость всей системы. - Г.А.

Смотря как нарезать…

Сотрудники Альмаденского исследовательского центра компании IBM продемонстрировали технологию, позволяющую создавать магнитные накопители с плотностью записи более 100 Гбит на квадратный дюйм. Достичь столь впечатляющих показателей помогло использование искусственно структурированного магнитного покрытия, в котором монолитная поверхность «нарезана» сфокусированным пучком ионов на мельчайшие «островки» размером около 130 нм в поперечнике. Каждый островок представляет собой магнитный домен, и на него можно записать один бит информации.

Впрочем, описанная работа демонстрирует лишь практическую осуществимость идеи: чтобы перевести ее на коммерческие рельсы, необходимо модифицировать технологию ионной разметки (пока она слишком сложна и дорога) и создать высокоточную электромеханику для новых жестких дисков. - Е.З.

Прихватка

Компания AlphaGrip разрабатывает оригинальное устройство, призванное значительно повысить производительность труда пользователей всевозможных карманных компьютеров. Речь идет о вводе информации, который занимает порой значительное время из-за неудобства маленьких клавиатур или несовершенства систем распознавания рукописного текста.

На первый взгляд, AlphaGrip напоминает игрушку, усыпанную клавишами (на фото). При работе с ней кисти рук находятся почти в вертикальном положении и слегка зафиксированы благодаря кривизне поверхности - это позволяет быстро научиться печатать вслепую.

Помимо работы в качестве выносной клавиатуры (подключающейся к PDA или ПК через инфракрасный порт), устройство способно заменить хилую клавиатуру мобильного телефона, мышь и даже дистанционный пульт управления телевизором. AlphaGrip пока находится в стадии разработки, и создатели говорят о модификациях устройства, включающих специальный слот для подключения различных наладонных компьютеров и даже собственный небольшой дисплей для отображения вводимой информации. - Е.З.

Заразная картография

О том, как эпидемии компьютерных вирусов распространяются по миру, слышал, наверное, каждый. Теперь же сей скрытый до сих пор от глаз процесс можно увидеть воочию: компания McAfee запустила на своем сайте новый сервис: глобальную карту боевых действий, ведущихся с компьютерной заразой.

Изначально карта белого цвета. По мере того, как «эпидемиологическая обстановка» ухудшается, соответствующий регион меняет цвет. Мониторинг ведется в реальном времени - используются данные онлайнового сервиса компании, ежедневно отслеживающего состояние почти 800 тыс. компьютеров по всему миру.

Помимо удовлетворения любопытства, карта может использоваться как инструмент для детального анализа и прогнозирования распространения эпидемий и, конечно же, для наглядного предупреждения пользователей о надвигающейся опасности. - Е.З.

Элементарно, Ватсон!

Во втором квартале текущего года компания Adobe выпустит новый пакет обработки растровых графических изображений - Photoshop Elements.

Он предназначен для пользователей, которых в Adobe называют prosumers. Куцых возможностей Adobe PhotoDeluxe им уже не хватает, а Photoshop, предназначенный для профессионалов, не по карману да и чересчур громоздок. Elements, который будет стоить сотню долларов, призван заполнить нишу, на которую ориентировано уже довольно много программ других фирм, например Paint Shop Pro от Jasc Software или PhotoImpact от Ulead System. - В.Г.

Против течения

Компания American Express запустила отладочную версию собственного провайдерского сервиса. Предполагается, что вскоре почти все владельцы пластиковых карт American Express, проживающие в США, смогут подключиться к Интернету бесплатно, а затем к ним присоединятся и канадцы. О европейских клиентах компании речь пока не идет.

Причины, побудившие American Express заинтересоваться весьма сомнительным в плане потенциальных прибылей рынком бесплатного Интернета, совершенно неясны. Бесплатных провайдеров впору записывать в Красную книгу - настолько этот бизнес оказался невыгодным (см. новость «Дэньги, дэньги давай!»). И тут на тебе: AmEx объявляет, что каждый клиент получит бесплатный доступ, почтовый адрес в домене AmExOL.com, 5 Мбайт дискового пространства для веб-странички и круглосуточную техническую поддержку.

Единственное, что требуется от пользователя, - иметь одну из пластиковых карточек AmEx и персональный компьютер с Windows. Владельцам Macintosh и тем, кто предпочитает творениям Microsoft иные операционные системы, придется подождать: программное обеспечение, показывающее рекламные банеры, написано пока только для Wintel. - В.Г.

Мир гибнет

Примерная дата окончания эпопеи российской орбитальной станции «Мир» известна - вторая неделя марта. Космический комплекс должен войти в атмосферу где-то над Тихим океаном, в нескольких тысячах километров от ближайших густонаселенных мест, что снижает опасность падения обломков на чью-либо голову, но вместе с тем не дает понаблюдать за этим грандиозным событием с земли.

Американцы Боб и Рик Цитроны (Bob, Rick Citron) решили, что удаленность от места падения станции не должна помешать желающим насладиться феерическим зрелищем («Мир» весит 130 т, из которых, по расчетам, сгорит до двух третей). Предприимчивые коммерсанты сейчас работают над организацией необычного туристического вояжа под названием Mir Reentry Observation Expedition. Планируется, что специально нанятый пассажирский авиалайнер доставит несколько десятков любопытствующих на заоблачную девятикилометровую высоту недалеко от Таити, откуда можно будетувидеть падение станции во всех деталях. Кроме обывателей, которые выложат за путешествие по 6,5 тыс. долларов каждый, самолет вместит группу ученых и телевизионщиков. - Е.З.