mikročip | Svět2000

Čím menší, tím výkonnější, vědci přišli s průkopnickým objevem pro naše telefony a PC

14. 4. 2024 Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert 0 komentářů 2 min read 432 Zobrazení čip, mikročip, mikroelektronika, mobil, mobilní telefon, PC, počítač, počíteče, tablet

Technologie TOP 10

**OBRAZ:** ILUSTRACE REDOXNÍHO HRADLOVÁNÍ PRO MANIPULACI S NOSIČEM A ŘÍZENÍ ELEKTRICKÉHO POLE ELEKTRONICKÉHO STAVU. ZELENÁ VLÁKNA PŘEDSTAVUJÍ FUNKČNÍ MOLEKULY PRO REDOXNÍ HRADLOVÁNÍ A SCHOPNOST FUNGOVAT PŘI NÍZKÉM VÝKONU NAPODOBUJE SYNAPTICKÉ PŘEPÍNÁNÍ V LIDSKÉM MOZKU, JAK JE REPREZENTOVÁNO ZÁKLADNÍ SYNAPSÍ.

Mikroelektronická zařízení, jako jsou mikročipy v počítačích a mobilních telefonech, zpracovávají a ukládají informace a jsou pro náš život rozhodující. Podle recenzovaného článku zveřejněného v tiskové zprávě AAAS, jsou nezbytné pro řízení podniků, pomáhají sledovat šíření nemocí, dodávají energii do domácností prostřednictvím elektrické sítě a provádějí vědecký výzkum v boji proti velkým výzvám, jako je klimatická krize.

Mikroelektronika čelí klíčové výzvě kvůli své malé velikosti. Aby se zabránilo přehřátí, mikroelektronika potřebuje spotřebovat pouze zlomek elektrické energie než konvenční elektronika a přitom stále pracuje na špičkovém výkonu.

Výzkumníci z Argonne jsou průkopníky „redoxního hradlování“, neboli nového způsobu, jak přesně modulovat tok elektronů. Průlom by mohl pomoci vést k vývoji nových nízkoenergetických polovodičů nebo kvantových zařízení.

S tím, jak jsou integrované obvody, které napájejí naše elektronická zařízení, stále výkonnější, jsou ku podivu také stále menší. Tento trend mikroelektroniky se v posledních letech jen zrychlil, protože vědci se snaží na čip osadit stále více polovodičových součástek. V nové studii publikované v Advanced Materials navrhl tým Argonne nový druh techniky „redoxního hradlování“, která může řídit pohyb elektronů dovnitř a ven z polovodičového materiálu.

„Režim subvoltů, kde tento materiál funguje, je velmi zajímavý pro výzkumníky, kteří chtějí vytvořit obvody, které by fungovaly podobně jako lidský mozek, který také pracuje s velkou energetickou účinností.“ — Vědec z oblasti Argonne Wei Chen

„Redox“ označuje chemickou reakci, která způsobuje přenos elektronů. Mikroelektronická zařízení se obvykle spoléhají na elektrický „efekt pole“ k řízení toku elektronů. V experimentu vědci navrhli zařízení, které by mohlo regulovat tok elektronů z jednoho konce na druhý aplikací napětí, v podstatě druhu tlaku, který tlačí elektřinu přes materiál, který fungoval jako druh elektronové brány. Když napětí dosáhne určité prahové hodnoty, zhruba poloviny voltu, materiál začne vstřikovat elektrony přes bránu ze zdrojového redoxního materiálu do materiálu kanálu.

„Nová strategie redoxního hradlování nám umožňuje modulovat tok elektronů enormně i při nízkých napětích, což nabízí mnohem vyšší energetickou účinnost,“ řekl odborník na materiály z Argonne, Dillon Fong, autor studie. „To také zabraňuje poškození systému. Vidíme, že tyto materiály lze opakovaně cyklovat téměř bez snížení výkonu.“

„Režim subvoltů, ve kterém tento materiál funguje, je nesmírně zajímavý pro výzkumníky, kteří chtějí vytvořit obvody, které by fungovaly podobně jako lidský mozek, který také pracuje s velkou energetickou účinností,“ řekl.

Článek byl upraven podle tiskové zprávy AAAS.

Muž si nechal do ruky implantovat mikročipy, nyní platí rukou

7. 8. 2023 Markéta Beňovská, Mgr. 0 komentářů 1 min read 419 Zobrazení čip implantát, mikročip, technologie, věda, zajímavosti

Budoucnost Nové Technologie Věda Zajímavosti

Pětatřicetiletý muž z Lombardie se stal prvním Italem, který si nechal do ruky implantovat pět mikročipů, které mu umožňují platit rukou, otevírat dveře domu bez použití klíče a procházet kontrolními branami v posilovně bez předložení průkazky, píše Dzennik.

Na jednom z nich má uloženy různé údaje a hesla. Tento neobvyklý experiment provedl Mattia Coffetti, odborník na IT bezpečnost. V Itálii se stal průkopníkem podkožních elektronických zařízení.

Mikročipy neobsahují lokátory a fungují stejně jako ty, které máme na bankomatech a kreditních kartách. Jejich instalace pod kůži umožňuje vyjít ven bez nich a platit za to, co si koupíte, vysvětlil italským médiím.

Čipování jako u domácích zvířat

Zařízení, která mladému Italovi implantovali, stojí několik set eur a umísťují se spolu s jednoduchou vakcínou ve specializovaných centrech, včetně tetovacích a piercingových salonů. Jedná se o stejnou metodu, jaká se používá k implantaci čipů psům a kočkám.

Jak bylo uvedeno, mikročipy nevybavily Mattiu Coffetiho superschopnostmi ani z něj neudělaly kyborga, ale rozhodně byl v předvoji.

Mikročipy pro sledování zdraví

„Nyní mi slouží k placení, sběru a výměně dat, ale mají nekonečné možnosti, zejména v oblasti medicíny“, dodal italský průkopník. Zdůraznil, že v budoucnu by mohly být velmi užitečné pro celkové sledování životních funkcí a mohly by vyvolat poplach, když se děje něco špatného.“

Coffetti vyjádřil naději, že tato technologie také jednoho dne umožní pozorovat mozek a možná pomůže najít lék na Parkinsonovu a Alzheimerovu chorobu.

Australští vědci umístili kvantový svět na mikročip

4. 7. 2022 Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert 3 min read 407 Zobrazení kvantový svět, mikročip, nanotechnologie

Technologie TOP 10

Jejich kvantový simulátor napodobuje přírodu na atomové úrovni

Australský startup právě vymodeloval molekulu na mikročipu a umístil atomy do křemíku s přesností pod nanometry. Tato schopnost simulovat molekuly v atomovém měřítku, kde hmotě vládne kvantová mechanika, by mohla zlepšit naše chápání kvantového světa a vést k vytvoření neuvěřitelných nových materiálů, jako jsou vysokoteplotní supravodiče nebo superúčinné solární články, napsal server Freethink.

„Mohli bychom začít napodobovat, jak se chová příroda, a pak můžeme začít vyrábět nové druhy materiálů a zařízení, které svět ještě neviděl,“ řekla Michelle Simmons, zakladatelka Silicon Quantum Computing, startupu odpovědného za mikročip.

Myslet v malém

Několik milionů let po vyrobení našich prvních kamenných nástrojů lidé zjistili, že když přiblížíme hmotu a podíváme se na atomy a subatomární částice, které ji tvoří, dodržují jiná pravidla než ta, která řídí objekty na větších plochách. měřítko.

Tato pravidla („kvantové mechanika“) mohou mít své vlastní užitečné aplikace – MRI skenery, solární články a atomové hodiny využívají kvantové jevy.

"Můžeme začít vyrábět nové druhy materiálů a zařízení, které svět ještě neviděl."

Ale i když je snadné zvednout kámen a extrapolovat, že by to mohlo být dobré pro mlácení věcí, není tak snadné vidět nebo pochopit, jak se hmota chová na kvantovém měřítku – zvláště když samotné pozorování ovlivňuje kvantové systémy.

Můžeme použít počítačové programy k simulaci toho, jak se některé malé molekuly chovají na atomární nebo subatomární úrovni, ale to není schůdná volba pro větší molekuly: existuje příliš mnoho možných interakcí mezi jejich částicemi.

„Pokud dokážeme začít chápat materiály na [kvantové] úrovni, můžeme navrhnout věci, které nikdy předtím nebyly vyrobeny,“ řekl Simmons ScienceAlert. „Otázka zní: jak vlastně ovládáte přírodu na této úrovni?“

Kvantový simulátor

Zdá se, že odpovědí je modelování molekul na křemíkových čipech.

Pro nedávnou studii tým SQC úspěšně vyrobil mikročip v atomovém měřítku, vytvořil 10 jednotně velkých umělých atomů – také známých jako „kvantové tečky“ – a poté pomocí skenovacího tunelového mikroskopu přesně umístil tečky do křemíku.

Tým modeloval svůj čip podle struktury polyacetylenu, molekuly vyrobené z atomů uhlíku a vodíku spojených střídajícími se jednoduchými a dvojnými uhlíkovými vazbami.

Jakmile byl sestrojen, mohli aplikovat elektrický náboj na jednu část čipu („zdroj“) a zkoumat, jak se pohyboval podél řetězce atomů, aby vystoupil v jiné části („odtok“).

„Doslova to budujeme zdola nahoru, kde napodobujeme molekulu polyacetylenu tím, že vkládáme atomy do křemíku s přesnými vzdálenostmi, které představují jednoduché a dvojité vazby uhlík-uhlík,“ řekl Simmons.

Na základě teoretických předpovědí se má polyacetylen chovat odlišně podle toho, zda řetězec molekul začíná a končí dvojnými uhlíkovými vazbami nebo jednoduchými uhlíkovými vazbami.

"To, co [tento model] ukazuje, je, že můžete doslova napodobit to, co se skutečně děje ve skutečné molekule."

Aby vědci ověřili, zda je jejich modelovací technika přesná, vytvořili jeden čip založený na každé verzi – a viděli, že počet elektrických vrcholů se měnil, když proud procházel každou verzí.

„To potvrzuje dlouhodobé teoretické předpovědi a demonstruje naši schopnost přesně simulovat molekulu polyacetylenu,“ uvádí SQC.

Tým také pozoroval elektron existující na dvou místech současně, což je příklad superpozice kvantového jevu .

„To, co [tento model] ukazuje, je, že můžete doslova napodobit to, co se skutečně děje ve skutečné molekule, a proto je to vzrušující, protože signatury těchto dvou řetězců jsou velmi odlišné,“ řekl Simmons.

Vědci z kolumbijské university mají bezdrátový čip o velikosti zrnka soli

10. 2. 2022 Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert 3 min read 359 Zobrazení implantát Kolumbijská universita, injekce, mikročip

Technologie TOP 10

Injektovatelný čip o velikosti zrnka soli, který je viditelný pouze pomocí mikroskopu, dokáže transformovat elektrická zařízení, která implantujeme do lidí, abychom je udrželi naživu, píše server Euronews. S objemem pouhých 0,1 mm3, což je zhruba srovnatelné s prachovým roztočem. Vědci z Columbia University School of Engineering and Applied Science věří, že vyvinuli nejmenší jednočipový systém na světě.

Implantovatelné přístroje se již dlouho osvědčily při léčbě nemocí, zlepšování funkce orgánů a částí těla i při monitorování dlouhodobých stavů.

Některá z nejpoužívanějších zařízení, jako jsou kardiostimulátory a kochleární implantáty, výrazně zlepšily kvalitu života lidí a zachránila životy bezpočtu pacientů.

Z velké části jsou však nepraktické a potřebují více obvodů, vodičů a bateriových sad. Vyžadují také operaci, aby se dostali do těla.

Mohl by však tento čip znamenat, že větší implantovatelná zařízení, jako jsou tato, že jsou minulostí?

„Chtěli jsme vidět, jak daleko můžeme posunout hranice toho, jak malý funkční čip dokážeme vyrobit.“ Ken Shepard, profesor biomedicínského inženýrství

Posouvání limitů

Výroba bezdrátových miniaturních zařízení se stále více stává středem zájmu týmů, jako je ten z Kolumbijské univerzity.

„Máme velký zájem o implantovatelná zařízení, která nazýváme „chip-as-system“ (CaS) zařízení, jejichž příkladem je čip vyvinutý v této studii,“ řekl Euronews Ken Shepard, vedoucí studie a profesor biomedicínského inženýrství.

„Jedná se o implantabilní zařízení, ve kterých je celý implantovatelný jediný integrovaný obvod. Metrikou je zde objemová účinnost – množství funkcí, které lze vtěsnat do daného množství přemístěného objemu.“

„Chtěli jsme vidět, jak daleko můžeme posunout hranice toho, jak malý funkční čip dokážeme vyrobit.“

Aby toho dosáhli, tým se spoléhá na ultrazvuk, aby ho našel a bezdrátově komunikoval s čipem, předával informace zpět o oblasti těla, do které je injikován.

Nakonec se věří, že zařízení, jako je to, které bylo vyrobeno v této studii, by mohla být zpočátku použita k monitorování teploty, krevního tlaku, hladiny glukózy a dýchání.

„Zařízení CaS jsou naší budoucností“

„Naše zaměření na tato zařízení, které se posouvá kupředu, je ve skutečnosti hojení ran, což jim dává mnoho různých snímacích schopností, které mohou být hlášeny prostřednictvím ultrazvukového obrazu,“ řekl Shepard Euronews.

Kromě zvýšení funkčnosti v menším zařízení bylo cílem týmu vyvinout čip, který by bylo možné aplikovat pomocí injekční jehly do těla, aniž by bylo nutné použít operaci.

Zatímco čip v současné době měří pouze tělesnou teplotu, tým vidí studii jako odrazový můstek pro budoucí pokroky v implantovatelných zařízeních CaS.

„Zařízení CaS mají tři hlavní charakteristiky,“ řekl Shepard.

„Musí mít bezdrátové napájení a data (žádné dráty nebo baterie). Musí integrovat jakékoli další převodníky, které mohou být vyžadovány (pro zařízení v této studii jsou to piezoelektrické krystaly) a samotné čipy musí být tvarovány do implantabilního tvarového faktoru (v této studii se jedná o ultra-malý injekční, ale v závislosti na aplikaci jsou možné i jiné tvarové faktory),“ dodal.

„Podle mého upřímného názoru jsou CaS zařízení budoucností implantovatelných zařízení pro všechny druhy aplikací,“ dodal Shepard.

Zdroj: euronews.next

Foto: v2osk/Unsplash
„Blade Runner“: Dystopické mistrovské sci-fi dílo k zamyšlení lidstva
Film, který proniká do tajemství stvoření a jeho povinností, jak se lidstvo snaží, aby se vyhnulo vyhubení v důsledku pokroků strojových technologií, které lidstvo zbavují duší.
Foto: Maxim Blinov / RIA Novosti
„Borej“, „Udav“ a „Bílé labutě“: Jaké zbraně dostane ruská armáda v roce 2023?
Ruská armáda dostane nosiče strategických raket, odpalovací zařízení s mezikontinentálními balistickými střelami a nové ruční palné zbraně.
Foto: spirit111/Pixabay
„Cestovatel v čase z roku 2671“ varuje lidi, kdy přesně do planety Země, narazí obrovský meteor s mimozemšťany
Eno Alric tvrdí, že pět hlavních událostí bude formovat novou lidskou historii.
Foto: © Giovanni Carraro/iNaturalist ( CC BY-NC 4.0 )
„Dračí mláďata“ žijící v jeskyních se vyplížila na povrch a překvapila vědce
Podivní salamandři byli spatřeni u mnoha nadzemních pramenů, daleko od svých obvyklých podzemních útočišť.
Foto: Posádka Apolla/NASA/Wikimedie
„Houstone, máme problém!“ Mise Apollo 13
Astronauti a řídicí středisko museli ručně ovládat změny pohonu a směru potřebné k tomu, aby se loď dostala domů. Jistota návratu se pomalu rozplývala.
„Infračervené světlo“ odhaluje nové detaily a prohlubuje chápání nebeských těles
Infračervené světlo je pro astronomii důležité třemi hlavními způsoby.