ГОУ ВПО Московский государственный открытый университет (МГОУ) «ВЗПИ» БИОЭЛЕКТРОНИКА И НАНОТЕХНОЛОГИИ Проурзин Л.Ю., к.э.н., профессор Биоэлектроника – - презентация

1 ГОУ ВПО Московский государственный открытый университет (МГОУ) «ВЗПИ» БИОЭЛЕКТРОНИКА И НАНОТЕХНОЛОГИИ Проурзин Л.Ю., к.э.н., профессор Биоэлектроника – новое направление развития электроники, нанотехнологий и кибернетики. Цель этой науки – получение новых биоматериалов, меняющих свойства при помощи электрических импульсов, использование новых приборов в технике,технологиях, биоинженерии, медицине.

2 Термодинамическое равновесие твердого вещества заключается в его кристаллической структуре, часто ориентированной хаотически. При этом переориентировать поликристаллы практически невозможно, для этого требуется заново создавать структуру вещества. Структура кристаллического вещества обладает множественными характеристиками, например, полярностью, сингонией, текстурой, но основные характеристики – расположение в пространстве атомов и молекул, сила их связей. Добиться свойства однородности (неизменности) и анизотропии (зависимости свойства от направления) – технологически сложно. Симметрия или построение вещества зависит только от расположения ячеек и дефектов его кристаллической решетки.

3 НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ МАТЕРИАЛЫ: СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ, СВЕРХЛЕГКИЕ, СВЕТОПРОВОДНЫЕ, ЭКРАНИРУЕМЫЕ И ДР. ПРИМЕНЕНИЕ: ПРОМЫШЛЕННОСТЬ, МЕДИЦИНА, ВПК, ТЕЛЕКОММУНИКЦИИ, ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

4 НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ БИОЭЛЕКТРОНИКА: БИОТРАНЗИСТОРЫ, НАНОРОБОТЫ (РЕКОНСТРУКЦИЯ ДНК И РНК), ОПТОПРОЦЕССОРЫ И ДР. ПРИМЕНЕНИЕ: ПРОМЫШЛЕННОСТЬ, МЕДИЦИНА, ВПК, ТЕЛЕКОММУНИКЦИИ, ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

5 НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ ВЕЩЕСТВО: НОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ (ИЗОТОПЫ И ИЗОМЕРЫ), ДОЛГОЖИВУЩИЕ ФТОРООБРАЗУЮЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ, ЭНЕРГОЕМКИЕ, ТОПЛИВО И ДР. ПРИМЕНЕНИЕ: ПРОМЫШЛЕННОСТЬ, МЕДИЦИНА, ВПК, ТЕЛЕКОММУНИКЦИИ, ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

6 НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ Посредством диффузии и однородных вкраплений, возможно, изменить свойства вещества, придать ему теплопроводность и электропроводность, изменить его волновые свойства. Такое программирование создания вещества позволяет придавать ему новые характеристики и создавать новые свойства и соответственно новые вещества из исходных кристаллов.

7 НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ Известно, что донорские и акцепторные примеси, не всегда однородны и выращенные кристаллы получаются с различными физическими характеристиками. Кристаллу можно придать однородность, изменяя его свойства под жестким диффузионным контролем на наноуровне. Такое изменение свойств могут проводить колонии бактерий, находясь в определенной кислотной или щелочной среде. Бактерии перерабатывают структуры кристаллов и создают новые примеси и вещества, в том числе органические.

8 НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ Но управлять такими колониями в нужном направлении сложно. Посредством контроля на наноуровне питающими смесями, магнитными полями и изменяя свойство среды (щелочная, кислотная), возможно ограничить появление ненужных добавок в вещество кристалла или в новое вещество. Такое управление требует постоянного интеллектуального контроля и вмешательства со стороны технологий в период – доли пикосекунд, что возможно только при помощи искусственного интеллекта.

9 НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ Что требуется? Автоматизировать технологии изменения решетки кристалла, вводить точечно донорские и акцепторные примеси. Варианты управления биоэлектронными приборами заключаются в изменении отражения кристаллов триклинной формы посредством воздействия электрического тока или изменением отражения кристаллов посредством замутнения органического вещества. Все воздействия либо управляют потоком электрического тока, либо потоком волновой энергии. Комбинируя такие структуры, создают топологию новых приборов.

10 НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ Но новые структуры, которых нет в природе, с новой кристаллической решеткой, невозможно создать без конструирования каждого кристалла и каждой устойчивой молекулы вещества. В электронике, способность плести электрические и диэлектрические нити с вкраплением полупроводников, определит возможность создания новых электронных систем микроуровня, которые могут быть основой нанороботов, контролирующих процессы соединений и взаимодействий вещества. Но приборы с волновой отражающей структурой возможны только выращиванием топологии кристалла. Далее представлена модель кристаллического биотранзистора:

11 Управление отражением Эл. ток Источник света

12 Управление отражением Эл. ток Источник света

13 Процессы реакции на наноуровне Управление при помощи ИИ Среда управления Доноры и акцепторы Штаммы бактерий Среда диффузии, нано- заслонки, тензоры Среда нано технологий Новые материалы Чистая среда накопления Переработка в сырье полу- фабрикат Процессы реакции на микроуровне Промышленное Производство новых материалов

14 Процессы реакции на наноуровне Управление при помощи ИИ Среда управления Доноры и акцепторы Штаммы бактерий Среда диффузии, нано заслонки Среда нано технологий Новые материалы Чистая среда накопления Переработка в сырье полу- фабрикат Процессы реакции на микроуровне Промышленное Производство новых материалов

15 МОДЕЛЬ ОПТОПРОЦЕССОРА СЛОИ ВЫРАЩЕННЫХ СТРУКТУР СВЕТОМАТРИЦА УПРАВЛЕНИЯ СВЕТОМАТРИЦА ИСТОЧНИКА ИЗЛУЧЕНИЯ ФОТОМАТРИЦА РЕЗУЛЬТАТА ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ

16 Воздействие на кристаллические решетки вещества без управления процессом возможно, но это конечно технологии завтрашнего дня. В настоящее время лишь существует возможность постановки исследовательских и экспериментальных задач начального уровня управления нанотехнологиями. В такие задачи входит получение новых изотопов и изомеров тяжелых металлов, а также изучение изоатомов вещества. Не исключено и определение исследователями атомов скрытого вещества, которое возможно только на наноуровне. Построение кристаллов структурными слоями, между которыми нет необходимости конструировать управляющие проводники и каналы, открывает новые возможности в удешевлении био- и опто- электронных процессоров и вещества на наноуровне.

17 Современные исследования доказывают, что управление ростом кристаллов возможно при помощи направленных магнитных полей, которые определяют зону развития жгутиковых бактерий, в состав оболочки которых входят соединения железа. Используемая литература: 1.Л.Ю. Проурзин. Основополагающие научные идеи технологии и методологии исследования будущего при помощи искусственного интеллекта. Вестник ВЛИИЦИБ АП(ИБ)N , п.л Л.Ю. Проурзин. Использование технологий искусственного интеллекта в области создания новых сверхпроводящих, сверхлегких, экранируемых материалов и нанороботов. Современные проблемы науки и образования. N Прил. Тех. Науки. стр. 18.

18 ГОУ ВПО Московский государственный открытый университет (МГОУ) «ВЗПИ» Факультет «Бизнес и управление» БИОЭЛЕКТРОНИКА И НАНОТЕХНОЛОГИИ Проурзин Л.Ю., к.э.н., профессор