Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
конфигурация «0»
конфигурация «1»
"а"
"б"
"в"
Система с тремя «входными» ячейками (А, В и С) и одной «выходной» (output)
Логический элемент «И»
Логический элемент «И»
Логический элемент «ИЛИ»
Логический элемент «ИЛИ»

Забавные матрешки

Ключевые слова:  Интернет-олимпиада, Наноазбука

Автор(ы): Семенова Анна Александровна

Опубликовал(а):  Травкин Илья Олегович

10 мая 2009

Ответ Семеновой Анны Александровны на задачу "Забавные матрешки" секции "Нанохимия"

1. При увеличении размеров частиц ширина запрещенной зоны уменьшается. Это связано с тем, что чем больше вокруг атомов, тем легче оторвать электрон. Найдем объемы данных частиц: (см. Рис. слева). Значит, в порядке возрастания ширины запрещенной зоны наночастицы GaN нужно расположить следующим образом: сферическая частица с диаметром 160 нм < сферическая частица с диаметром 80 нм < сферическая частица с диаметром 8 нм < кубическая частица с ребром 4 нм < сферическая частица с диаметром 4 нм < тетраэдрическая частица с ребром 4 нм.

2. Эффективность флюоресценции будет тем выше, чем больше размер частиц (по причине, высказанной выше). Очевидно, эффективность повышается, если в оболочке находится частица с большим размером. Размер атома увеличивается в ряду Al < Ga < In, следовательно можно расположить предложенные частицы в порядке увеличения эффективности флюоресценции: [GaN(ядро)AlN(оболочка)] < [AlN(ядро)GaN(оболочка)] < [InN(ядро)GaN(оболочка)] < [GaN(ядро)InN(оболочка)]

3. Для создания такого клеточного процессора необходимы квантовые точки с полупроводниковыми и, скорее всего, магнитными свойствами. Например, [InN(ядро)GaN(оболочка)].

4. Упорядоченно разместить квантовые точки поможет метод молекулярно-лучевой эпитаксии, который позволяет получать массивы электронно-связанных квантовых точек. Суть процесса – осаждение различных кристаллизующихся материалов на кристаллическую подложку, находящуюся в высоком вакууме.

5. Для получения квантовых точек (InN) используется явление самоорганизации, когда выращивают пару монослоёв пленки InN плёнки на подложке GaN. Т.к. рассогласование объёмных постоянных решёток достигает около 10%, данная плёнка рвётся, и InN собирается в островки – квантовые точки.

6. Электроны отталкиваются и стараются занять такое положение, чтобы быть как можно дальше друг от друга, поэтому располагаются в противоположных углах по одной или другой диагонали. Возможно два варианта, следовательно, устойчивыми конфигурациями распределения этих двух электронов по «процессору» будут следующие (электроны выделены синим цветом): (см. рис. слева)

7. Электроны могут перемещаться по системе следующим образом. Если подвести к квантовым точкам два провода, например, с левой стороны, и нижний присоединить к положительному напряжению (рис. а), то положительный заряд под действием электростатической силы (красная стрелка на рис. б) переместится. Когда оба заряда окажутся друг под другом, верхний перейдет влево (рис.в). Таким образом, показан переход от «1» к «0». (см. рис. слева)

8. Рассмотрим систему с тремя «входными» ячейками (А, В и С) и одной «выходной» (output): (см. рис. слева)

Логический элемент «И»

Для создания элемента «И» нужно закрепить одну из «входных» ячеек на «0» (на рис. – ячейка C). Остальные ячейки установить на «0». Последовательность действий: напряжение к B -> напряжение к А -> напряжение к B. Значение «выходной» ячейки – «0». Рис. иллюстрируют начальное (слева) и конечное (справа) состояние: (см. рис. слева)

Логический элемент «ИЛИ»

Необходимо зафиксировать значение одной «входной» ячейки на «1» (на рис. – ячейка C). Последовательность действий: напряжение к B -> к А -> к B. Тогда «выходное» значение также будет «1». На рис. приведено начальное состояние (слева) и конечный результат (справа): (см. рис. слева)


В статье использованы материалы: Интернет-олимпиада


Средний балл: 10.0 (голосов 9)

 


Комментарии

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Весенняя Фантасмагория
Весенняя Фантасмагория

Наносистемы: физика, химия, математика (2020, Т. 11, № 1)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume11/11-1
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Открытая школа-конференция стран СНГ «Ультрамелкозернистые и наноструктурные материалы (УМЗНМ)-2020»
Открытая школа-конференция стран СНГ «Ультрамелкозернистые и наноструктурные материалы (УМЗНМ)-2020». Цель форума – обсуждение фундаментальных и прикладных проблем получения, обработки ультрамелкозернистых и наноструктурных материалов, результатов исследования их структуры и свойств, а также результатов и перспектив практического применения.

Конференции 2020-го: планы на первое полугодие
План по мероприятиям на первое полугодие 2020-го

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2020 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Да пребудет с вами сила плазмонов!
А.А.Семенова, Э.Н.Никельшпарг, Е.А.Гудилин, Н.А.Браже
Ученые Московского университета приблизились к решению проблем современной медицинской диагностики с использованием единичных клеток и их органелл путем разработки новых неинвазивных оптических методов анализа.

Юрий Добровольский: «Через 50 лет вся энергия будет вырабатываться биоорганизмами»
Андрей Бабицкий, Юрий Добровольский
Главный редактор ПостНауки Андрей Бабицкий побеседовал с химиком Юрием Добровольским о науке о материалах, будущем энергетики и новых аккумуляторах

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.