Új Szó - Vasárnapi kiadás, 1984. július-december (17. évfolyam, 27-52. szám)
1984-07-13 / 28. szám
TUDOMÁNYI TECHNIKA A MIKROIONIKA ÍGÉRETEI A mikroelektronika gyakorlati alkalmazása arra az új technológiára épül, amely lehetővé teszi cseppnyi szerkezeti elemek (tranzisztorok, kapcsolók) előállítását. A legújabb kísérletek a kondenzátorok, akkumulátorok, telepek parányításának lehetőségét ígérik. Tudományos rendezvények egész sorát szentelték a múlt évben egy új kutatási területnek, amely a mikroionika elnevezést kapta. Ez a kifejezés nem a szóképzési divat terméke, hanem valóságos tartalmú fogalom. Az idevágó kutatások ugyanis az ionoknak azt a tulajdonságát iparkodnak hasznosítani, hogy az ionok - a mikroelektronikai technológiákkal rokon eljárások segítségével - villamosságot szállítanak a megmunkált rétegszerkezetekbe. Elemekben, telepekben már régóta hasznosítják az ionok vezetőképességét, s napjainkban egy sor olyan anyagot vizsgálnak, amelyekről feltehető, hogy hasznosak lehetnek a mikroio- nikában. Közéjük tartoznak például az ionos vezetők és a szupravezetők, az áram hatására elszíneződő elektrokró- mok, továbbá a jól vezető gélek. A kutatásoknak az a céljuk, hogy ezekből az anyagokból parányi kis kondenzátorokat, érzékelőket, elemeket és telepeket építhessenek. Az első kísérleteket az Egyesült Államokban végezték, az 1980-as évek elején. A próbálkozásnak az volt a célja, hogy kifizetődővé tegyék a mikroelektronika számára kifejlesztett drága eszközöket, mégpedig úgy, hogy új anyagok megmunkálására használhassák fel őket. Japán és európai kutatócsoportok csakhamar felzárkóztak az amerikaiakhoz: léghíjas térben végzett beültetéssel, szitanyomtatással és más („klasszikus“) technológiákkal a legkülönfélébb anyagokból állítottak elő vékony és vastagrétegeket. Munkájuk eredményeként hamarosan meg is jelentek az első mikroionikai eszközök: telepek, áramlásmérők, időzítő kapcsolók. A vékony- és vas- tagrétegtípust azonban nem lehet ugyanazokkal a szerszámokkal előállítani, és nem is minden anyag alkalmas mindkét fajta réteg gyártására. A mikroionika technológiai problémája egyébként éppen ebben a gondban testesül meg. Számolva a piac kényszerítő körülményeivel, a kutatásokat célszerű a „diffúz rendeltetésű“ alkatrészek felé irányítani, így például érzékelőket előállítani olyan, erősen szórt forrásokból származó szennyezések ellenőrzésére, amilyen a gépkocsié vagy a háztartási fűtésé. 1975-ben mérőműszereiben a nyugatnémet Bosh cég már ionvezetöt használt: olyan cirkon-dbxid alapú kerámia lapkát, amelybe kalciumot vagy ittrium-oxidot ültettek. 1977-ben a francia Thomson CSF kutatói felismerték, hogy a mikroionikát még előnyösebben lehet használni: olyan ér- zéketöt terveztek, amelynek geometriáját már nem mechanikai úton, hanemfotolitográfiá- val és a szitanyomás eszközeivel „rajzolták.“ Ez a kutató- csoport - kihasználva a pará- nyítási lehetőségeket - 1980- ban már a titrálásos vegyelem- zés folyamata által megkövetelt műveleteket, a mintavételtől egészen az alkotóelemek vegyítési arányának meghatározásáig. A tisztán kerámiai eljárással előállított elemekhez hasonló égésérzékelö kidolgozása olyan súlyos technológiai problémákat vetne fel, amelyeknek megoldása számottevően növelné az önköltséget, az anyagok természetének és a motívumok geometriájának egyszerű módosításával viszont más környezetekre alkalmazható érzékelőket lehet szerkeszteni. A mikroelektronika technológiájának felhasználásával kidolgozták egy hidro- géntöménység-érzékelő eszköz prototípusát: alfa-alumíni- um-oxid egykristály alaprétegre olyan alumínium-oxid réteget „leheltek,“ amelybe eleve mangánionokat ültettek abból a célból, hogy olyan kristály- szerkezetet hozzanak létre, amelyre a befejező hőkezelés során van szükség. Ezt a kezelést nátrium-oxidos közegben 1270 fokon végezték el. Megfelelő elektródokkal a kialakult, mindössze néhányszor száz nanométer „vastagságú“ vékonyréteg sajátos membránként szolgált a hidrogén- mikroérzékelőben. Akárcsak a többi elektrokémiai eszközben (akkumulátorban, áramlásmérőben, telepben), az effajta érzékelőkben is vannak tisztán ionos vezető- tartományok, amelyek elektródokkal érintkeznek. Az érzékelőknél terheletlen állapotban azt a feszültségkülönbséget mérik, amelyet a két elektród közötti koncentráció-eltérés idéz elő. Külső áramköri terhelés hatására két eset lehetséges: ha az elektród-elektrolit érintkező felületei zárnak, és ionelektron cserére nem kerülhet sor, akkor kettős rétegű kondenzátor, szuperkondenzátor az eredmény, ha pedig az érintkező felületek áteresztik az ionokat, telepeket nyernek. Kiváltképp fontos ez az eset, amikor az elektródok anyaga „elektrokróm,“ azaz ionok hatására megváltozik az lektród színe. (Ezt a jelenséget címkézésre lehet majd felhasználni). Mit köszönhet e két terület a mikroionikának? Ami az energiatárolást illeti, az ionos szuperkondenzátoroknak a különböző kutatócsoportok által szerkesztett típusai azonos tárolóképességgel tízszer-száz- szor kisebbek, mint a mai elektrolitikus kondenzátorok. Ezek az energiatároló mikro- rendszerek olyan áramkörökben lesznek előnyösek, amelyeket védeni kell az áramellátás zavarai ellen. Az elektrokróm eszközök hihetetlen „vizuális kényelmet“ is kínálnak, hiszen bármilyen szögből jól leolvashatók. Teljesen szilárdtest anyagú eszközök létrehozására az első kísérleteket az Egyesült Államokban, majd Japánban végezték. Ezekben „hamis“ ionvezetőket használtak, vékonyréteget alkotó wolfram-oxid társaságában. Nem sokkal ezután a leedsi egyetem egyik kutatócsoportja hozzákezdett első olyan kísérleteihez, amelyekben protonvezetőt használtak. Ezekben az eszközökben a legjobb eredményeket olyan „szendvics-szerkezet“ segítségével érték el, amelynek a hordozórétege üveg, s erre viszik fel - indium- és ön-oxid vékonyréteg formájában - fordított sorrendben - wolframoxid vékonyréteg, indium- és ón-oxid vékonyréteg és újra üveg keletkezik. Ez a réteghalmaz még távolról sem tökéletes, ezért a londoni Imperial College kutatói más, előnyösebb ionszupravezető használatát javasolják. Még jobb kilátással kecsegtet az elektrokróm ionvezetö anyagok felhasználása gélek formájában. Várható, hogy a kutatók erőfeszítései nyomán a mikroelektronika minden eddiginél jobb anyagokkal és új „képességekkel“ gazdagodik. Delta LIKACSOS PLATINA ELEKTROLIT (STABILIZÁLT ' CIRKOMBÓL) GÁ Zj ^ REFERENCIA ELEKTBRÓD VILLAMOS CSATLAKOZÁS SZILÁRDTEST ELEKTROLIT (KALCIUMMAL STABILIZÁLT SŰRŰ CIRKONBBÓL) A Thompson CSF központi laboratóriumában kifejlesztett égésérzékelő (oxigénelemző) mikroanalizáa levegő-üzemai A szilárdtest elektrolit< tor) keverék égését szabályozza, bármennyire dús legyen is a keverék. tjszd rwag töt, amely kalciumdioxiddal stabilizált sűrű cirkon-vékonyrétegből áll, katódpor- lasztással viszik fel az alumínium-oxid egykristáy alaprétegre. A két elektródot szitanyomással állítják elő. A referencia-elektród fémből és annak oxidjából készül, a munkaelektród pedig likacsos platinából, amelyet részben cirkon borít. Az elektródok mintát vesznek az elemzendő „atmoszférából,“ s finomítják az égést. A készüléket zománcozott búra védi, amelybe a gázvételhez ablakokat építettek. A nyranyi Tesla üzem innovált telefonközpontokat gyárt, belföldi kapcsolásokhoz. Korszerűsítették például az ATSK-U központot is, s ezzel jelentős munkaerőmegtakarítást, illetve anyagmegtakarítást értek el. Olyan anyagokról van szó többek között, melyek csak import útján szerezhetők be. A felvételen Jaromír Rosol, aki a Szovjetunió számára készülő PSK 1000 típusú telefonközpontba kerülő tekercseket ellenőrzi. (Felvétel: ÓSTK - Jifi Vlach) A „grönlandi jelenség“ Fehér hó, sötét sziklák, kék tenger - gyakran ilyennek képzeljük el az Északi-sarkvidéket. Ez a primitív, háromszínü leírás talán Grönlandra illik rá leginkább. Ez a világ legnagyobb szigete, amely az ipari központoktól és a közlekedési útvonalaktól több ezer kilométerre esik, és manapság is a zord északi-sarki természet óriási rezervátuma. De csak a közelmúltban derült ki az, hogy a modern civilizáció hatékonyan, bár láthatatlanul az eszkimók életének biológiai alapjába is behatol. A múlt nyáron végzett orvosi vizsgálatok nyomán megdöbbentő kép tárult fel arról, hogy a grönlandi őslakosok szervezetében nehézfémek okozta mérgezés jelei fedezhetőek fel. A thulei körzet (a sziget északnyugati részén) lakosai vérének higanytartalma nagyobb volt, mint Japán ipari hulladékoktól leginkább szennyezett körzeteinek lakóié. Legsúlyosabb a helyzet a vadász-családokban, ezek ugyanis főként fóka-és bálnahússal táplálkoznak. Éppen a táplálékkal együtt kerülnek szervezetükbe a nehézfémek, s ezek felhalmozódva, súlyos mérgezés veszélyét idézik elő. Az ember felbonthatatlan mérgeket nyel le; ezeket a moszat és a plankton szűri ki az óceán vizéből, azután ezek az anyagok bejutnak a halak és a tengeri emlősök húsába, s onnan az emberi szervezetbe. Paradox az, hogy a potenciális betegek a mérgezés semmiféle tüneteit sem árulják el. Sokan közülük kitűnően érzik magukat, bár az Egészségügyi Világszervezet normái szerint már meg kellett volna halniuk. Mi ennek az oka?- Lehetséges, hogy a nehézfémek részben semlegesítik egymást- mondja J Beggild, a Grönlandban végzett orvosi kutatások vezetője.- Tudósaink például úgy vélik, hogy a szelén, amely az eszkimó vadászok vérében bőven található, ellensúlyozza a higanymérgezést. Különben még nagyon keveset tudunk az ilyesféle kölcsönös összefüggésekről. Még sok különböző körülményt kell tanulmányozni. A dán szakemberek által elkezdett munka befejezése még messze van. De már az első eredmények feltárták a világ előtt álló ökológiai probléma új szempontját, kimutatták e probléma valóban globális jellegét. ALEKSZANDR POLJUHOV Érdekességek, újdonságok Számítógépes hieroglifanyomtatás A világon, csak két nyomda képes hieroglifákat nyomtatni: az egyik a kairói francia régészeti intézeté, a másik az oxfordi egyetemé. Mindkettőben a hieroglifák ólommatricáit egyenként állítják össze, nagyon lassan, következésképpen drágán. A humán tudományokat segítő francia számítógép-iroda most programot dolgozott ki a hieroglifákból álló írásoknak nyomtatására való előkészítésére. Ez a jeleket a jelentés és a méret alapján rendszerezi. A tördelést egyiptológusnak kell elvégeznie. A számítógéppel segített nyomtatás nemcsak meggyorsítja, hanem „demokratizálja“ is a történelmi kutatásnak ezt az eddig csak a „beavatottak“ számára fenntartott ágát. (Sciences et Avenir) Dréncsövön át emelik ki a vesekövet Ausztriában olyan új eljárást fejlesztettek ki, amellyel a nagyobb vesekövek ultrahanggal szétroncsolhatók, s egy csatornán át a szervezetből eltávolíthatók. A vesébe röntgen- vagy ultrahangos ellenőrzés alatt egy tűt vezetnek be, s az így támadt járatot kitágítják, hogy a vesébe dréncsövet vezethessenek be. A keletkező csatorna a vese károsodása nélkül mintegy 1 cm átmérőjűvé tovább tágítható, s azon át a kisebb kövek közvetlenül eltávolíthatók. Előbb helyi érzéstelenítésben behelyezik a vékony tűt, majd a következő napon a beteget elaltatják, kitágítják a járatot, ultrahangsugárzással szétroncsolják a követ, és töredékeit eltáv- lítják. Ezután 24-48 órán át egy vékony dréncsövet hagynak a sipolyban. Ha a vizeletürítésben nem támad zavar, ezt a csövet kihúzzák, s a sipoly néhány órán belül bezárul. Ezt az eljárást eddig 108 olyan betegen alkalmazták, akiknek nagyobb veseköveik voltak. A betegnek több mint a fele veszélyeztetett állapotban volt, mégis 99 százalékuk köveit az egyébként szükséges nagy műtéti beavalkozás nélkül sikerült eltávolítani. Az eljárást számos országban átvették. (Volksstimme) Szivatultetes után kocogás A Mayo Klinika és a brüsz- szeli egyetem orvosai beszámoltak arról, hogy az ötvenéves férfi, akin két évvel ezelőtt szívátültetést végeztek, részt vett egy kocogási versenyen, s 150 perc alatt 20 km-t futott. Ezzel a teljesítményével négyezer más résztvevőt előzött meg. A verseny alatt szívverése percenként 170-re emelkedett. Csupán a lábikráiban támadó görcsök okoztak neki nehézséget. (Frankfurter Allgemeine Zeitung) 1984. VII. 13.
