-Сверхконденсаторы из углеродных нанотрубок.
Сверхконденсаторы очень большой емкости можно сделать из углеродных нанотрубок. Сверхконденсаторы — это устройства для хранения электричества, способные выдавать большое количество энергии за короткое время. Транспортные средства, работающие на электричестве и топливных ячейках, требуют для старта более мощный импульс электричества, чем могут обеспечить обычные батареи. Сверхконденсаторы также пригодятся в электронике и других областях, где необходим мощный и короткий импульс энергии. Новые устройства могут вырабатывать 30 кВт/кг по сравнению с 4 кВт/кг, характерные для самых лучших современных конденсаторов.
Такие конденсаторы можно изготовить из суспензии из нанотрубок - крошечных пустотелых углеродных цилиндров диаметром в несколько атомов. Нанотруки наносятся на никелевую подложку так, чтобы нанотрубки располагались близко друг к другу. Традиционные конденсаторы (или «конденсаторы Фарадея») накапливают электрический заряд между двумя проводящими пластинами, разделенными слоем диэлектрика. При этом чем больше площадь их поверхности, тем больший заряд накапливает конденсатор. Благодаря своему малому размеру нанотрубки обладают огромной площадью поверхности, на которой можно накапливать энергию, что и дает такую высокую емкость.
-Магнитная flash-память на основе углеродных нанотрубок.
Известно, что размеры углеродных нанотрубок сопоставимы с размерами молекул. Средний диаметр однослойной углеродной нанотрубки составляет около 1 нм. Если же удастся «заставить» одну нанотрубку хранить один бит информации, то память на их основе будет хранить колоссальные объемы информации, ведь современные ячейки flash-памяти, хранящие один бит информации, имеют размеры от 50 до 90 нм. Расположив нанотрубки в различных слоях памяти, можно создать трехмерный чип flash-памяти, который будет хранить информацию до 1000 Тбит/см. Для сравнения, 1 Тбайт - это количество информации, которое можно записать на 26 DVD-дисках.
Архитектура flash-памяти на основе нанотрубок довольно проста (рис. 39): каждая ячейка памяти состоит из двух пересекающихся нанотрубок, содержащих внутри примеси железа или помещенных в ферромагнитное окружение. Предполагается хранить информацию в нанотрубках, используя принцип магнитной записи, аналогичный тому, что применяется в компьютерных винчестерах. В роли носителя информации выступит матрица нанотрубок. В матрице нанотрубок каждое место их пересечения может хранить один бит информации.
Рис. 39. Матрица ячеек памяти из нанотрубок
Ток, протекающий через немагнитный слой, окруженный двумя намагниченными слоями, зависит от их магнитной ориентации в пространстве. Каждый электрон имеет свою магнитную ориентацию, поэтому слои, ориентированные согласно с электронами, не будут препятствовать протеканию тока, в то время как слои, ориентированные противоположно, будут препятствовать протеканию тока.
В нанопамяти роль слоев будут играть пересекающиеся нанотрубки, магнитную ориентацию которых можно будет менять с помощью электрических импульсов различной полярности. А считывать логическое состояние «1» или «О» будут более слабые электрические сигналы определенной полярности. Таким образом, если магнитная ориентация нанотрубок установлена противоположно посылаемому импульсу считывания, то по низкой амплитуде тока импульса будет определяться значение «О». И наоборот, если магнитная ориентация нанотрубок совпадает с направлением электронов в импульсе, то амплитуда тока импульса будет соответствовать логической «1». Полученная память будет энергонезависимой, т.е. с устройства данные на чипе будут храниться и после снятия напряжения. Однако память на основе нанотрубок — только проект.