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

 

Стенка сегнетоэлектрического домена триглицинсульфата
Стенка сегнетоэлектрического домена триглицинсульфата

На XXI Менделеевском съезде награждены выдающиеся ученые-химики
11 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии объявлены победители премии выдающимся российским ученым в области химии. Премия учреждена Российским химическим обществом им. Д.И.Менделеева совместно с компанией Elsevier с целью продвижения и популяризации науки, поощрения выдающихся ученых в области химии и наук о материалах.

Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых
Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых. Об этом премьер-министр РФ Дмитрий Медведев сообщил, открывая встречу с нобелевскими лауреатами, руководителями химических обществ, представителями международных и российских научных организаций.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Синтез “перламутровых” нанокомпозитов с помощью бактерий. Оптомагнитный нейрон.Устойчивость азотных нанотрубок. Электронные характеристики допированных фуллереновых димеров.

Люди, создающие новые материалы: от поколения X до поколения Z
Е.В.Сидорова
Самые диковинные экспонаты научной выставки, организованной в Москве в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов в феврале 2019 г., можно было рассмотреть только "вооруженным глазом»: Таблица Д.И.Менделеева размером 5.0 &#215; 8.7 мкм и нанопортрет первооткрывателя периодического закона великолепно демонстрировали возможности динамической АСМ-литографии на сканирующем зондовом микроскопе. Миниатюрные произведения представили юные участники творческих конкурсов XII Всероссийкой олимпиады по нанотехнологиям, когда-то задуманной академиком Ю.Д.Третьяковым — основателем факультета наук о материалах (ФНМ) Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. О том, как подобное взаимодействие со школьниками и студентами помогает сохранить своеобразие факультета и почему невозможно воплощать идею междисциплинарного естественнонаучного образования, относясь к обучению как к конвейеру, редактору журнала «Природа» рассказал заместитель декана ФНМ член-корреспондент РАН Е.А.Гудилин.

Как наночастицы применяются в медицине?
А. Звягин
В чем преимущества наночастиц? Как они помогают ученым в борьбе с раком? Биоинженер Андрей Звягин о наночастицах в химиотерапии, имиджинговых системах и борьбе с раком кожи.

Медицинская керамика: какими будут имплантаты будущего?
В.С. Комлев, Д. Распутина
Почему керамические изделия применяются в хирургии? Какие технологии используются для создания имплантатов? Материаловед Владимир Комлев о том, почему керамика используется в медицине, как на ее основе создаются имплантаты и какие перспективы у биоинженерии

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!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
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.