A NANOTECHNOLÓGIÁKTÓL A KVANTUMTECHNOLÓGIÁKIG

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "A NANOTECHNOLÓGIÁKTÓL A KVANTUMTECHNOLÓGIÁKIG"

Viktória Jónás
6 évvel ezelőtt
Látták:

1 A NANOTECHNOLÓGIÁKTÓL A KVANTUMTECHNOLÓGIÁKIG KROÓ NORBERT WIGNER FIZIKAI KUTATÓKÖZPONT MAGYAR TUDOMÁNYOS AKADÉMIA NEUMANN EMLÉKÜLÉS

Híres jóslatok : Talán öt számítógépre is

Thomas Watson, elnök, IBM, 1943 A jóslás

Popular Mechanics, 1949 Nem indokolt,hogy

2 Híres jóslatok : Talán öt számítógépre is szükség lehet a világpiacon. Thomas Watson, elnök, IBM, 1943 A jóslás nehéz, különösen a jövőről. ÉS MIT VÁRTAK KORTÁRSAINK? Mark Twain, Niels Bohr, Yogi Berra A jövő számiítógépe nem lesz másfél tonnánál nehezebb. Popular Mechanics, 1949 Nem indokolt,hogy bárki számítógépre vágyjon otthonában. Ken Olsen, a DEC alapítója, K-nak bárki számára elégnek kell lennie. Bill Gates, 1981

3 TECHNOLÓGIAI VÁLTOZÁSOK AZ ELMÚLT FÉL ÉVSZÁZADBAN

2 milliárd megaflop Cél az agyi idegműködéshez jobban hasonlító technológia.

4 A TERMÉSZET UTÁNZÁSA! KÜLÖNBÖZÓ AGYI KAPACITÁSOK ÉS SZUPER SZÁMÍTÓGÉP PARAMÉTEREI 2.2 milliárd megaflop 20W 9.9MW 8.2 milliárd megaflop Cél az agyi idegműködéshez jobban hasonlító technológia. (IBM TrueNorth chip 1millió neuront és 256 millió szinapszist szimulál és egy összemérhető teljesítményű tradicionális csipnél tizezerszer kevesebb energiát használ) Memrisztorok (nanoszálak)?

5 A NANOVILÁG FELÉ ( TERMÉSZETI ANALÓGIÁK) VIZUÁLIS OPTIKAI MIKROSZKÓP SZÓRÁS(RÖNTGEN, ELEKTRON, NEUTRON) KÖZELI TÉR MIKROSZKÓP, AFM, STM

6 MOORE TÖRVÉNY: AZ INTEL EGYIK ALAPÍTÓJA, GORDON MOORE BEN AZT A MEGFIGYELÉSÉT FOGALMAZTA MEG, HOGY AZ INTEGRÁLT ÁRAMKÖRÖKBEN A TRANZISZTOROK SZÁMA HAVONTA MEGDUPLÁZÓDIK. ÉS A TÖRVÉNY MINTEGY NEGYVEN ÉVEN KERESZTÜL JÓL MŰKÖDÖTT: De már látszanak az érvényesség határai! A MÁSIK KORLÁT AZ OPTIKAI DIFFRAKCIÓS LIMIT DURVÁN A FÉNY HULLÁMHOSSZÁNAK FELE ELVI FELBONTÓKÉPESSÉGI KORLÁTOT JELENT

7 3D 2D 1D 0D NÖVEKVŐ FAJLAGOS FELÜLET

8 Fém nanorészecskék CdSe nanopöttyok (méretfüggő színek)

9 ÚJ ANYAGOK (pl. atomok manipulálásával) BOTTOM UP!

10 Nanotechnológia l (alkalmazások) Várhatóan minden technológiai szektort befolyásol: mint lehetőség vagy kulcs technológia ORVOSI Információs Technológia Energia termelés / Tárolás Anyag tudomány Élelmiszer, Víz és környezet Műszerek Gyógyszerbevitel GMR merev lemez Hidrogén üzemanyag cella Könnyű és erős szerk. Remediációs módszerek Alagút mikroszkóp

11 Mesterséges intelligencia AZ ICT TERÜLET FEJLŐDÉSE Silicon technology 4G DRAM Vacuum tube technology ENIAC ÚJ TECHNOLÓGIÁK = ÚJ LEHETŐSÉGEK

12 KIZÁRÓLAG OPTIKAI INFORMÁCIÓS TECHNOLÓGIAI RENDSZEREK? INFORMÁCIÓ GENERÁLÁS (LÉZEREK) INFORMÁCIÓ TRANSZPORT (OPTIKAI SZÁLAK) INFORMÁCIÓ TÁROLÁS (HOLOGRAFIKUS MEMORIA,CD,DVD) INFORMÁCIÓ PROCESSZÁLÁS (OPTIKAI CSIP?) ( Nanooptika, Plazmonika )!!! A DIFFRAKCIÓS KORLÁT HIÁNYA!

13 A fény hullámhosszánál sokkal kisebb méretű lyukakon (réseken) is áthalad

A FÉMOPTIKA HAJNALA :EGY ÚJFAJTA FÉNY : FELÜLETI PLAZMON POLARITONOK (SPO) AMELYEK: 1.A (FÉM)FELÜLETHEZ VANNAK KÖTVE, 2 SPECIÁLIS DISZPERZIÓVAL BÍRNAK, 3.

15 A FÉMOPTIKA HAJNALA :EGY ÚJFAJTA FÉNY : FELÜLETI PLAZMON POLARITONOK (SPO) AMELYEK: 1.A (FÉM)FELÜLETHEZ VANNAK KÖTVE, 2 SPECIÁLIS DISZPERZIÓVAL BÍRNAK, 3.TULAJDONSÁGAIKAT NEM KORLÁTOZZA A DIFFRAKCIÓS LIMIT, 4.A FELÜLETEN VEZETHETŐK, 5.IGEN NAGY ELEKTROMOS TERÜK VAN, 6.SPO TILTOTT SÁV HOZHATÓ LÉTRE, 7.LOKALIZÁLÓDHATNAK (pl.fém nanogömbökön) 8.INTERFERENCIAÁRA KÉPESEK 9.ULTRAGYORS FOLYAMATOK 10.NEMLINEÁRIS JELENSÉGEK FORRÁSAI 11. LÉZERMŰKÖDÉS IS LEHETSÉGES (SPASER) 12.NEM KLASSZIKUS TULAJDOSÁGOKAT IS MUTATNAK 13. RÖVID ELEKTRON IMPULZUSOK LÉTREHOZÁSA

16 KÖZELI TÉR STM (a diffrakciós limit ellen) KÖZELI TÉR:LÉZER IMPULZUS GERJESZTETT FELÜLETI PLAZMONOK (Kretschmann geometria) Nagy plazmonikus tér! Semiconductor. Laser λ = 670nm, t = 30μs SPOS PO Thermal

17 100x100nm arany Topográfia és SPO közeli tér STM kép LOKALIZÁLT EM TÉR! Au Cut from 200x200nm NAGY TÉR images

18 FELÜLETI PLAZMONOK ENERGIA, GAP -JE

19 MŰKÖDÉSI SEBESSÉG ÉS KRITIKUS MÉRETEK!

20 Felületi plazmonok: napelemek vagy LED-ek megnövelt hatásfoka P3HT Cell a hatásfoka = 6% SPESC (P3HT) hatásfoka = 17.5% CD-Ag nanorészecskék polimer LED-ben: hatásfok 6.3lm/W 18.5lm/W H Choi at al, Nat Phot 7,732(2013)

21 Spektrális hangolási tartomány nanohéj plazmon rezonancia e 2 e 3 e 1 r 1 10 r Wavelength (microns) 1.24 electron volts THz 30 10,000 cm -1 1,000

22 Nanohéjak az energiatermelésben

A KVANTUM FORRADALMAK ELSŐ: A kvantummechanika törvényeinek megértése és alkalmazása (tranzisztor, lézer, ) Alapjelenségek: Hullám-részecske dualitás Alagúteffektus Szuperpozició; Összefonódás

23 A KVANTUM FORRADALMAK ELSŐ: A kvantummechanika törvényeinek megértése és alkalmazása (tranzisztor, lézer, ) Alapjelenségek: Hullám-részecske dualitás Alagúteffektus Szuperpozició; Összefonódás Valószínűségi elm.,határozatlansági reláció: a mérések hatása. ( Alapvető gazdasági és társadalmi következmények) MÁSODIK:A kvantummechanikai folyamatok manipulálása rendszerekben és anyagokban (Gazdasági és társadalmi hatásai ugyancsak radikálisak) Alapvetően kiemelkedőbb paraméterű és képességű eszközök és rendszerek: szenzorok, méréstechnika, képalkotás, kommunikáció, szimuláció, számítások, orvosi diagnosztika,.) Eltűnő és új/megmaradó foglalkozások A KVANTUMMECHANIKA CSUPÁN A MIKROVILÁGOT IRJA LE?

24 1.b.Kétsugaras interferenciakísérlet (Thomas Young 1801) Fényforrás rések

25 INTERFERENCIA ÉS VALÓSZÍNŰSÉG

26 1.a.FÉNYELEKTROMOS JELENSÉG

27 2. ALAGÚTEFFEKTUS

28 3. SZUPERPOZICIÓ ÉS ÖSSZEKAPCSOLTSÁG

(Kretschmann geometria) Nagy plazmonikus tér!

31 KÖZELI TÉR STM (a diffrakciós limit ellen) KÖZELI TÉR:LÉZER IMPULZUS GERJESZTETT FELÜLETI PLAZMONOK (Kretschmann geometria) Nagy plazmonikus tér! Semiconductor. Laser λ = 670nm, t = 30μs SPOS PO Thermal

32 Au(Ag)felület, Au tű, 200nm 10 a: topográfia b: SPO kép c: termikus kép a b c 23950

33 Boltzmann-eloszlás Termikus Sub-Poisson eloszlás Felületi plazmon 23950

35 TOPOGRAFIKUS SPO ÉS TERMIKUS KÉPEK FOURIER TRANSZFORMÁLTJAI 23950ss

36 Litium fluorid kristály; a mágneses szuszceptibilitás nagyobb, mint a klasszikusan várható; ~10^20 atom egyetlen kvantumosan összefonódó (entangled) állapotban van.

39 KÖSZÖNÖM MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET

Hasonló dokumentumok

TUDÁSALAP, TECHNOLÓGIA, FENNTARTHATÓSÁG KROÓ NORBERT MAGYAR TUDOMÁNYOS AKADÉMIA

TUDÁSALAP, TECHNOLÓGIA, FENNTARTHATÓSÁG KROÓ NORBERT MAGYAR TUDOMÁNYOS AKADÉMIA VISEGRÁD 2012.05.10 TUDÁS ALAPÚ GAZDASÁG TUDÁS ALAPÚ TÁRSADALOM TUDÁS GENERÁLÁS TUDÁS MEGŐRZÉS TUDÁS TERJESZTÉS TUDÁS HASZNOSÍTÁS