学校科学常常以枯燥无味的形式进行教学。 孩子们学会机械地记住要通过考试，而看不到科学与外界的联系。
这些话属于伟大的物理学家，他从不放弃并相信奇迹，斯蒂芬·霍金。 但是重要的不是关于教育的词，而是引述科学与外界之间联系的第二部分。 科学每天跟随着我们。 无论我们是否看到它，它无处不在。 无论我们的宗教信仰，居住地或职业如何，我们都会感受到它的影响。 该死的，科学甚至还没有创造出这个术语本身。 我们整个宇宙充满了各种科学所描述的过程。 在大多数情况下，仍然优先考虑物理学。 一门能够称呼混乱秩序和混乱秩序的科学。 并解释为什么会这样，而不是其他情况。 但是，我想谈一谈像物理学一样存在于我们生活中的科学，它对科学的发展产生了不可思议的影响。 我认为长期保持这种吸引力并不重要，因为这篇文章标题中的每个人都知道这与化学有关。 但是，不仅涉及化学，也涉及科学，还涉及化学如何在计算机世界中展现其力量和美丽。
当然，对于我们大多数人来说，对学校化学课的记忆不是怀旧，而是对这一噩梦终于结束的认识的缓解。 但是，不能轻视这一科学的重要性。 正是这种化学作用使我们能够创建更快，功能更强大的计算机，增加硬盘驱动器的容量，甚至使显示器上的图像质量变得不切实际。
随着时间的流逝，计算机世界正在迅速改善。 此过程最明显的方面之一是功率的增加和所用设备尺寸的减小。 例如，微芯片，因此还有硅晶体管。 而且，计算机进化的整个过程一直面临着物理的必然定律。 微芯片中晶体管数量的不断增加给其创造者带来了更多的动力和更多的麻烦。 这是化学救助的地方。
晶体管化学晶体管之所以能够工作，是因为其所制造的半导体（硅，锗）具有非常不寻常且非常有用的特性-它们的导电性比绝缘体（例如玻璃）好，但不如导体（例如铝）好）
科学家可以通过添加少量杂质（通常使用硼或砷）来控制半导体的电导率，以增加或降低半导体的电导率。 通过将硅与其他物质“稀释”，科学家改变了其性质。 它最终可以充当绝缘体或金属。 这直接影响晶体管执行其功能的能力。
硅 （用于制造晶体管的半导体）是目前世界上最常见的材料。 它占地壳质量的27.7％，是沙子的主要成分。
尽管1947年在贝尔实验室制造的第一个晶体管是在德国的基础上制造的，但硅谷之所以不被称为Germanieva，有很多原因。
贝尔实验室最普遍的原因是德国交通不便，成本高。 一个更严重的问题是这种称为氧化锗的物质的绝缘形式的化学性质。 它溶于水，因此，在一个微芯片上制造多个晶体管所必需的研磨过程中，它只会“消失”。 因此，在您的“德语”笔记本电脑上洒了一杯水后，您只需将它扔掉即可。
这就是促使科学家使用硅的原因，而硅也有一些缺点。 稍后再介绍他们。
英特尔4004略论历史。 1971年，英特尔发布了第一款包含2300个晶体管的英特尔4004微处理器。 现在，一个微处理器包含数亿个晶体管，并且其数量每年都在增长。
这直接证实了摩尔定律（英特尔戈登·摩尔的共同创始人），该定律指出，单个芯片上的晶体管数量每两年将翻一番。 一个非常大胆但非常准确的预测。 但是，现在微芯片的尺寸越来越小。 在这种情况下，由于晶体管数量的增加，它们的功率正好增加。 在化学处理这一过程的同时，“减小尺寸/增大功率”。 不幸的是，有一个“但是”-当微芯片的组件减少时，晶体管的连接线连接到硅晶片的空间也减少了。 粗略地讲，减少晶体管和微芯片本身，应减少将所有部件连接到一个的组件。 最后，在不提出如何减少这些组件的前提下，微芯片的功率和尺寸将保持在当前水平。
英特尔解决此问题的方法是更换金属（微芯片变得更小，电阻更大）。 当一种导体不再有效时，请开始使用另一种。 在遥远的1980年代，使用钨，然后在90年代初使用钛，后来使用钴和镍，现在使用。 随着连接点处电阻水平的降低，每种新金属都改善了微芯片。
然而，从一种金属到另一种金属的不断转变给微芯片制造商带来了很多麻烦。 每当出现新的困难时。 长期使用钨之后（根据Intel的说法，大约5年），有必要更换用于沉积（存储）材料的设备。 我们还必须从在特殊熔炉中加热半导体晶片转变为使用气体放电灯，因为这会伴随新材料与硅的更持久连接。 现在的主要任务是开发一种方法，使您无需花费制造商的金钱和时间即可更改必要的材料。
另一个大问题是晶体管与电路板本身的连接。 或者更确切地说，是希望从铝变成铜。 最重要的是，铜是比铝更好的导体，但是由于其易于腐蚀，因此无法使用。 但是，丢弃这种材料是愚蠢的，最好是帮助解决腐蚀问题。
钛金因此，在90年代初，科学家得出的结论是，铜上的钛薄层可以防止腐蚀。 此问题已解决，但还有一个问题。 可以使用标准的光刻方法将铝化合物应用于微处理器。 关于铜不能说什么。 此外，鉴于材料之间可能会发生某些相互作用而损坏晶体管，因此铜不应与硅接触。
不断减少微处理器的一个重要方面不仅是材料的组合。 晶体管的栅极性能直接取决于二氧化硅的薄绝缘层。 晶体管的减少也导致该层的减少，该层的厚度现在为3至4个原子。
这种厚度的缺点是电流泄漏。 也就是说，我们不使用开启或关闭位置，而是使用泄漏来开启和关闭位置。 微处理器越小，它们正常运行所需的功率就越大。
因此，通过关闭晶体管，不能防止电流损失。 奔腾微芯片的功耗约为30至40瓦，损耗为1瓦。 现在，现代微处理器的正常运行大约需要100瓦，因此，大约有一半的电流损耗。 而且此过程还伴随着强烈的热量产生。 也就是说，在笔记本电脑中，您不能使用100瓦芯片，这些设备的上限为30瓦至40瓦。
因此，如果上述所有问题都没有得到解决，那么摩尔定律将成为历史，而进一步发展微芯片的过程将不得不等待很长时间。
DNA代替硅一些研究人员正在考虑用更先进的技术完全替代硅。 已经使用了砷化镓，它比硅具有一些优势。 首先，这种微处理器的速度要高得多。 其次，它们对各种无线电波极为敏感，这使其非常适合移动电话和无线Internet连接卡。 然而，高功率要求限制了砷化镓晶体管仅在通信芯片中的使用。
也不要忘记碳纳米管的研究。 与使用硅制成的空心圆柱相比，使用空心圆柱所需的能量要少得多。
但是，如果您将思维从科幻小说稍微转移到科幻小说上，那为什么不使用DNA。 这个选项看起来几乎是不现实的。 但是，值得一试的是它可能带来的好处，因为这家合资企业看起来像一块蛋糕，仍然值得一试。 或者更确切地说：
- DNA链已经编码了信息，科学家已经能够通过复制，删除或移动该链的某些片段来对其进行更改。
- 在DNA上存储数据将显着提高其处理速度并从理论上减少能耗；
- 而且材料本身（DNA）非常便宜，便宜，就像纳米管一样，体积小得令人难以置信。
旅行商问题的示意图在计算机技术中使用DNA的想法并不新鲜。 早在1994年，南加州大学的计算机科学理论家伦纳德·马克斯·阿德勒曼（Leonard Max Adleman）使用DNA解决了旅行推销员问题（找到了几个城市之间的最佳路径，每个城市只能探访一次）。 它花费了几天的时间，因此无需在不久的将来等待超高速DNA计算机。
化学硬盘硬盘或HDD是最常见的存储和处理数据的方法之一，尤其是在笔记本电脑和个人计算机上。 在HDD上，信息记录在铝或玻璃制成的硬板上，并涂有一层铁磁材料。
将数据写入HDD的过程是通过磁化HDD的特定扇区进行的。 更准确地说，刚性板高速旋转，位于10 nm距离处的书写头传输交变磁场，该交变磁场改变位于磁头正下方的磁畴的磁化矢量。 粗略地说，一个空扇区（域）不带电荷，而充满信息的则具有一定的磁矢量（南北），将其组合产生逻辑序列0和1，由此形成信息本身。
结果，我们可以通过使用新的化学元素来改进几个元素：刚性板，读写头。 在增加存储和处理的信息量的同时试图减小板的物理尺寸面临着化学可以解决的新问题。
当前，HDD板由钴，铬和铂的合金制成。 前两种材料是产生磁性所必需的，并且占总“混合物”的50-60％。铂防止了板域磁矢量的不受控制的变化。
随着板厚度的减小，出现了新的问题。 现在，磁性粒子的测量范围是10纳米。 太小了，它们在加热过程中开始振动。 铂金仍然可以弥补这种影响，但其可能性并非无限。
因此，随着板尺寸的减小，铂将不能防止畴的磁矢量的不受控制的改变。 到目前为止，尚未达到此大小限制，但是研究人员已经为自己设定了将其从10纳米减小到5纳米的雄心勃勃的任务。可以通过改变形成层的温度或在磁性层下使用某种材料来实现这一目标。 例如，使用镍可以使您将板划分成更多的区域。
更为严重的问题是，在典型的磁盘上，磁性粒子不会分裂成相同的区域，一个区域可能大于另一个区域。 简而言之，由于不均匀分布导致我们不知道该区域的确切位置，因此改变磁性区域的极性变得很复杂。
磁盘磁头的化学性质也得到了发展。由于在快速旋转（通常为5400或7200 rpm）期间在表面附近形成的进入气流的中间层，因此硬盘的读取头在操作期间不会接触板的表面。 现代磁盘中磁头与磁盘之间的距离约为10 nm。 如此小的距离是由于需要将交变磁场从磁头传输到平板。
最初，读取头由镍（80％）和铁（20％）制成。 之后，该比例更改为45％/ 55％。 但是，这还不足以解决任务，因为他们开始使用钴和铁的合金。
另一个问题是读写头对板的物理损坏。 就像我们已经说过的那样，印版旋转非常快，产生振动，磁头的位置很小。 有时，磁头可能会碰到板子的表面，从而损坏板子，从而导致读取数据的问题。
解决此问题的方法是使用薄但坚硬的类金刚石碳涂层，同时使用磁盘和读取头。 在它们之间还有一层厚度为1分子的润滑剂。 因此，如果磁头撞击磁盘，它们的表面将在润滑剂上滑动，并且不会受到损坏。
然而，经常发生碰撞，并且没有办法增加润滑剂层的厚度。 如何使其更耐用？ 这个问题的答案是全氟醚。 这种物质具有独特的特性-自我修复。 由于稠度，对润滑层本身的任何破坏都被延迟了，就好像要用小刀在蜂蜜表面上进行一样。
CD / DVD在光盘的操作中使用了非常不同的化学和物理方法，其与硬光盘的相似性受到旋转和读取头的存在的限制。 但是，它们的生产根本不使用磁性元件。
在各种CD和DVD中，最有趣的是配音功能的所有者。 这些光盘使用特殊的相变涂层。 制造该合金的最古老，最常见的材料是锗，锑和碲。
具有相变的涂层具有惊人的性能-其原子可以随机形成混沌状态或有序状态（混沌-分解魔方，有序-折叠魔方）。 混沌原子看起来很呆板，有序的原子很明亮，这导致了一个类似零和一的现象。
该驱动器使用具有三个功率级别的激光读取和写入数据。 在读取过程中，激光器以最低功率运行。 它着重于可位于磁盘表面深处的相变层。 光学传感器可以识别光线从暗原子或辐射反射的原子。
记录过程稍微复杂一些。 在高功率下，激光会产生温度升高，层的某些部分熔化，原子转移到其混沌（暗淡）位置。 以平均激光功率，该层的各个部分被加热而不是熔化，原子排列在理想的（辐射）位置。 激光器完成记录后，它将恢复到最小功率并读取磁盘上的数据。
化学监测仪现代液晶显示器使我们有机会使用更薄，能耗更低的显示器，而对视觉的损害也更少。
由Philo Farnsworth于1927年推出的第一台CRT显示器是一项革命性的发现。 但是这样的监视器非常耗能并且具有许多其他缺点。
菲洛·法恩斯沃思CRT的工作原理如下：磷点覆盖在玻璃光泽的整个表面上，这是由于电子束不断读取磷点所致。 因此，某些点被加亮并形成图像。 但是，如果每秒对整个点矩阵进行几次更新，则会产生移动的错觉。 当彩色监视器出现时，它们配备有三种颜色的荧光粉点-红色，绿色，蓝色。 化学家发现许多合金可以使您产生某种颜色的辉光。 硫化锌与铜和铝适当混合后，会发出绿色，而银色会变成蓝色。 对于红色，需要,、氧和钇（存在于月长石中）。
但是，这些合金中的许多合金对环境都极为有害。 例如，硫化锌的毒性很大。 废弃的旧监测仪将所有这些可怕的物质释放到地下水中。
其中，电子束需要更多的功率才能工作。 , , (, , ). , , - .
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