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

 

Все, что вы хотели знать о белых и пушистых
Все, что вы хотели знать о белых и пушистых

Школа на ладони: у нас есть из чего строить будущее!
В начале октября 2017 года стартовала XI осенняя сессия конкурсной образовательной программы для школьников «Школа на ладони»

Факультет наук о материалах на Фестивале Науки в МГУ
Студенты, аспиранты и сотрудники Факультета наук о материалах МГУ приняли участие в Фестивале науки на центральной площадке МГУ 6 - 8 октября 2017 года. На стендах факультета была представлена часть научно - технических разработок в демонстрационных вариантах, которые позволяли всем, и детям, и родителям, и специалистам и показать, и рассказать, и красочно объяснить сложнейшие научные детали. Почти все маленькие посетители смогли выступить в роли юных экспериментаторов. Спасибо всем организаторам за блестящую возможность нести доброе, вечное, светлое...

Объявлены имена лауреатов Нобелевской премии по химии
Нобелевская премия по химии за 2017 год присуждена швейцарцу Жаку Дебуши, американцу Йоахиму Франку и представителю Великобритании Ричарду Хендерсону за разработку метода криоэлектронной микроскопиию.

Вспомнить все (total recall). Часть 3. Методы исследований в нанотехнологиях (практика)
Коллектив авторов
В третьей части рассматриваются экспериментально - практические материалы, связанные с методами анализа продуктов нанотехнологий, в том числе стандартные аналитические, физико – химические и структурные методы анализа. Участники могут изучать отдельно данный курс или комбинировать его с двумя предыдущими.

Вспомнить все (total recall). Часть 2. Решение задач и проектная работа (образование и самоподготовка)
Коллектив авторов
Во второй части рассматриваются обзорные материалы материалы по нанотехнологическому образованию и проектной деятельности (Раздел А), текстовый и иллюстративный материал по образовательным и социальным аспектам с сфере нанотехнологий (Раздел Б), а также самый важный раздел для подготовки к Олимпиадам данной серии, содержащий сборники заданий и решений за 10 олимпиадных лет (Раздел В).

Вспомнить все (total recall). Часть 1. Наноматериалы и нанотехнологии (теоретические аспекты)
Коллектив авторов
В первой части рассматриваются теоретические материалы, сгруппированные по важнейшим темам (Раздел А), уровню сложности (Раздел Б), для свободного чтения по основным группам рубрикатора РОСНАНО (Раздел В), а также для прохождения викторин самоконтроля (Раздел Г).

Система практик ФНМ МГУ
А.Б.Тарасов, А.В.Кнотько, Е.А.Гудилин

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!

Проектная работа

Сегодня становится все более популярной так называемая проектная работа школьников, однако на этот счет есть очень разные мнения. Мы были бы признательны, если бы Вы высказали кратко свое мнение по этому поводу путем голосования. Заранее благодарны!

Закон о реформировании РАН

В Совместном заявлении Совета по науке и членов Общественного совета Минобрнауки предлагается отозвать нынешний проект закона о "реформировании" РАН из Государственной думы и вернуться к его рассмотрению с соблюдением процедуры утвержденной постановлением Правительства РФ №851 от 25.08.2012, и указом Президента РФ №601 от 07.05.2012, которая была грубо нарушена. Мы предлагаем Вам высказать (анонимно) свое мнение в данном опросе, чтобы его статистические результаты были видны всем участникам опроса и общественности.



 
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.