Журнал «Знание-сила» - Знание-сила, 1998 № 07 (853)

Материалы для такой технологии выращиваются «в банке», как кристаллики соли или колонии бактерий. Происходит чисто синергетический эффект — возникает структура. Это трудно объяснить «на пальцах», но возникновение структуры в веществе оказывается энергетически более выгодным состоянием. При этом, варьируя химический состав смеси, в которой происходит рост, и величину приложенного электрического напряжения, можно получать структуры с заданными свойствами. Алюминий, к примеру, порождает структуры, которые не зависят от состава электролита. Подобные эксперименты ведутся уже лет пятнадцать, и многие страны (США, Япония, Великобритания и СНГ) достигли в них определенных успехов. Любопытно, что порой возникают фрактальные структуры. Одно из интереснейших свойств: такие структурированные поверхности не отражают- радиоизлучения. Широко используются самые простые применения такого выращивания: возникают поверхности с отверстиями, готовыми под «ножки» микросхем.

Несколько лет назад английские физики в Королевском радарном центре обнаружили, что если электрохимически «травить» в подходящем электролите кремний, то возникает структура, излучающая свет под действием незначительных напряжений. Это прекрасная технология для создания полупроводниковых плоских дисплеев и серийных микросхем с оптической разводкой, то есть таких устройств, где информация передается не по проводам, а при помощи световых лучей. Не всегда ясна еще физика процесса возникновения света, но факт остается фактом.

Следующий шаг — выращивание не двумерных, поверхностных структур, а пространственных трехмерных образований. Техника выращивания аморфных стекол с примесями и вкраплениями была известна в России довольно давно. Оказалось, что она очень здорово подходит для выращивания транзисторных структур. Проблема пока в том, что не удается управлять процессом роста, как говорится, «что выросло, то выросло». Но нет никаких сомнений, что проблема будет разрешена. А вот тогда будут выращиваться уже не микросхемы, а целые компьютеры Причем прогресс в мире транзисторов происходит очень быстро, и речь идет о сроках два-три года максимум.

Выращивать таким образом можно не только транзисторы, но и «мелкоячеистые» фильтры для разделения изотопов или для очистки лекарств, но это отдельный, хоть и очень интересный разговор. А выращивание структур с атомными масштабами и заданными свойствами называется «нанотехнологией», и это область, которая будет доминировать в самых разных отраслях науки и техники в самом ближайшем будущем.

Наконец, добрались до медицины. Очень скоро крошечные компьютеры вместе с сотовыми телефонами будут находиться у каждого из нас на руке, а может, в каком-либо другом месте, медикам виднее. Поддерживая связь с медицинским центром, они будут информировать врачей, что с нами происходит в любой момент. Подобные транзисторные информаторы уже находятся на вооружении армии США. В их самом широком распространении заинтересованы страховые компании. Они могут помочь предотвратить сердечные приступы, приближение которых не чувствует человек, но заметит миниатюрное устройство. В сущности, примеры таких устройств уже известны — это электронные водители ритма для сердца. Новое поколение миниатюрных медицинских компьютеров сможет выполнять некоторые процедуры (вводить лекарства) и связываться с врачом. Они помогут разобраться в причинах гибели людей в автокатастрофах и других несчастных случаях. В общем, уверенность в полезности таких постоянных спутников-надсмотрщиков есть, и они наверняка появятся, вопрос лишь — когда? Медицина — это такая область человеческой деятельности, которая заботит всех без исключения, обороты средств в ней измеряются триллионами, поэтому транзисторы, безусловно, найдут здесь очень широкое применение. И порой — неожиданное.

Ведь транзисторы могут выполнять и более сложные функции, чем просто информационные. Микросхемы в специальных инертных корпусах с фрактальной структурой можно вживлять в конечности, лишенные подвижности из-за повреждения двигательного нерва. Подавая определенные электрические сигналы, можно добиться того, что поврежденный нерв буквально прирастет к микросхеме и она станет частью человеческого организма. Аналогичные опыты делаются и по вживлению транзисторов в глаза человека, лишенного зрения. Туда же встраиваются светодиоды. Конечно, это пока не зрение, но человек получает возможность отличать свет от темноты. И это для слепого человека уже очень много. Пока такие эксперименты ведутся только в лабораториях. Сложность в том, что при недостаточно аккуратном воздействии транзисторы и токовые импульсы могут оказывать и вредное воздействие на человеческий организм. Но нет сомнений в том, что за такой технологией — будущее. Так что «киборги» — это не пустые фантазии кинематографистов, а реальные создания ближайшего будущего, правда, совсем не страшные.

Это, разумеется, далеко не все направления развития транзисторов на завтра. Они очень интересны, многообещающи и уже стоят на пороге наших домов. Транзисторы все глубже проникают в нашу жизнь в прямом и переносном смысле, без них она уже немыслима, и эта зависимость будет усиливаться. Скорее всего, чего-то самого увлекательного мы не знаем, не можем предсказывать и ожидать. От этого интересней жить. •

Записал Александр СЕМЕНОВ

Довольно давно ученые стали искать новые принципы построения компьютера. Работы были начаты еще в шестидесятых годах фирмой IBM и вскоре подхвачены японскими учеными. В восьмидесятые годы к ним подключились и российские физики. При этом параллельно ведется разработка по самым разным направлениям.

Одно из них — сверхпроводящий компьютер. Эффект сверхпроводимости позволяет строить компьютер совсем на других принципах, нежели те, которые заложены сегодня в основу работы полупроводниковых транзисторов. Электрон, пробегающий по сетям такого компьютера, будет одновременно выполнять роль и «ключа», и носителя информации. Структура и логика квантового компьютера станут совершенно иными, а сам он — неизмеримо богаче по возможностям.

Несколько исследовательских групп уже сделали пробные образцы квантовых ячеек. Это может быть обычный атом. Поглощая квант света, он переходит в возбужденное состояние. Такое состояние - «1», основное — «0». Квантовая физика позволяет организовывать суперпозицию сотен состояний и передавать сразу не один бит информации, а огромное ее количество.

Все это пока хоть и невероятно заманчивые, но только теоретические разработки. Самая продвинутая экспериментальная группа из Массачусетсского технологического института планирует через несколько лет создать квантовый микропроцессор на 10 байтов. Ну, а целый компьютер — это уже дело всего следующего века.