Fractals i Nano-Apparater

Professor Richard Taylor, Avdelning av Fysik, Universitetar av Oregon
Motsvarande författare: rpt@oregon.edu

Framtida nano-apparater förväntas att styrka många av teknologierna att samhälle relies på och att spänna från hushållelektronik till medicinska implantat. En av de stora utmaningarna av att komma med denna lova framtid in i verklighetlies, i framkallning av praktiska metoder för att konstruera dessa högt invecklat, strukturerar: Hur ska monterar vi elektroniska går runt som presenterar många mer delar, än den dagens reklamfilmen går runt, och var varje som är del-, att närma sig det atom- fjäll?

Fractalen är en buse, eller fragmenterade geometriska formar som kan subdivideds i delar, varje av som är (åtminstone ungefärligt) enstorleksanpassa kopierar av helheten.

nano-går runt det stora löftet ”för Själv-Enheten” håll som en teknik för att bygga reklamfilm. Adoptera detta att närma sig, nano-iscensätta låter gå runt bygga sig, genom att exploatera naturlig tillväxt, bearbetar. Själv-Enheten erbjuder två slå fördelar. Är Inte endast den effektivare på vast montering numrerar av delar som jämförs till traditionella fabriceringtekniker, tankeskapelser för denna grundläggande ”gröna” teknik, går runt vid tillägget av materiellt snarlikt än den slösaktiga borttagningen av materiellt som lies på hjärtan av föregående ”bästa-besegrar” fabriceringtekniker.

En av de anmärkningsvärda följderna av att exploatera naturlig tillväxt bearbetar är, att resultera går runt den naturliga utställningen mönstrar ganska, än släta, raksträcka fodrar som bildar ramen av den dagens reklamfilmen går runt designer. I synnerhet många bearbetar själv-enheten frambringar fractal mönstrar. Fractals är formar att repetition på många förstoringar och är den förhärska alltigenomnaturen som visas i naturliga miljöer1, biologiska system och människaphysiology2.

Datorer som modellerades på hjärnans fractalgeometrin, kunde äga stort går runt connectivity, och den tillhörande beräkningen driver

Naturen använder fractals vanligt, därför att de äger ett nummer av högt önskvärd rekvisita. Överträffa detta lista är faktumet som upprepa formar byggande anmärker med enormt ytbehandlar områden. Naturen exploaterar denna egenskap for example i trees, var de stora ytbehandlar område av treecanopyen ser till en aldrig tidigare skådad kapacitet att absorbera solljus. Samma att närma sig kunde lika användas till storen verkställer, genom att planlägga den nya sol- cellen, strukturerar baserat på fractal formar.

Sol- celler som modellerades på en trees fractalgeometri kunde tillfångatagandet vast belopp av solljus

En Annan följd av stort ytbehandlar områden är att två som applicerar mönstrar förbinder tillsammans mycket effektivt. Till exempel strukturerar de dendritic av neuronsna i människahjärnbedrifterna denna fractalconnectivity till jordbruksprodukter förhöjt bearbeta för information. Den samma connectivityen kunde lika exploateras för framtida reklamfilmdatorer, genom att använda den elektriska konstgjorda fractalen, går runt.

Simulering av den elektroniska själv-församlade fractalen går runt

Denna filosofi av att lära från naturens framgångar kan välla fram revolutionerar många sätter in inom nanotechnology. Även Om någon geometri för fractal för bedrift för elektronikapplikationer redan (cellen ringer antennae som är ett berömdt exempel), många sätter in lie på starten av denna spännande resa, med många upptäckter och utmaningar som framåt ligger.

Utredningar för Prof. Taylors fokuserar på två familjer av elektronisk apparat som miljoner av metalliska nano-partiklar (varje ungefärligt 50 nanometers across) är själv-församlad i in i fractal går runt. I den första familjen av apparaten partikelsammanfogningen tillsammans som bildar ”nanoflowers” som3 använder en processaa kallad diffusion-begränsad aggregation för tillväxt. I understödjafamiljen fästas nano-partiklarna till DNA strandar4 som monterar för att bilda en fractal går runt. I båda fall frambringar den processaa själv-enheten ennågot liknande mönstrar liknande till en som visas i illustrationen.

Dessa projekterar är drivande vid det potentiellt att trimma tillväxten villkorar, så att fractalkännetecknen av går runt matchen som de som finnas for example i det neural, strukturera av människahjärnan. Föreställ att en framtid, var datorer fungerar något liknande som vårt eget varar besvärad och, ultimately, var fractalen går runt, kan agera som implantat som ska sätts in in i specifika regioner av hjärnan som återställer eller förhöjer en tålmodigs mentala funktionsduglighet. Sådan mål föreställer det ovanliga löftet av nanotechnology - var forskare från ett olikt spänner av discipliner fungerar tillsammans för att förbättra det grundläggande kvalitets- av människoliv.


Hänvisar till

1. B.B. Mandelbrot, FractalGeometrin av Natur, Borgare, San Francisco (1982).
2. J.B. Bassingthwaite et al, FractalPhysiology, Oxford Universitetar Press (1994).
3. S.A. Scott och S.A. Bryna, Förar Journal över av EuropéFysik 39 433 (2006).
4. M.G. Warner och J.E. Hutchison, NaturMaterial 2, 272 (2003).

Ta Copyrightt på AZoNano.com, Professorn Richard Taylor (Universitetar av Oregon)

Date Added: Oct 1, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:46

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit