?

Log in

No account? Create an account
Quizzing the Anonymous
Ignoramus et ignorabimus
Горизонты науки и техники 
10th-Jan-2014 05:15 pm
thinking
Будем оптимистами - такими темпами, которыми сегодня развивается нано, вероятно, уже через 100-150 лет можно будет узнать, как работала черно-белая фотография, основанная на эмульсии кристалликов галида серебра.

Последний прорыв в этой области был на моей памяти - в середине 1980х, когда была экспериментально установлена структура латентного изображения (что это должен быть как минимум Ag4 кластер). Пожалуй, сюда можно добавить цикл работ по установлению структуры захваченных дырок в середине 1990х. Но ни как (и даже где) образуются атомные кластеры, ни как (в деталях, на микроуровне) идет проявление (т.е. каталитическая реакция на этих кластерах) не известно по сей день.

Черно-белая фотография была изобретена, стала повседневностью, и исчезла, а физика и химия того, как она работала так и остались в потемках; там больше догадок, чем установленных фактов. Даже самые приблизительные соображения, как фотография могла бы работать, возникли лишь в 1925-м году, через 85 лет после изобретения. Первое детальное объяснение предложили Мотт и Зейтц в середине 1930х; однако, в конце 1950х было показано, что предложенный ими механизм неверен в деталях. Модифицированный механизм опровергли в 1970х. Но и более новые теории начали расползаться в начале 1990х, после чего исследования были заброшены за отсутствием интереса. Кто и когда теперь этим займется...

В работе цифровой камеры нет ничего загадочного и непонятного; неинтересно. Тоже мне прогресс: от изящных атомных манипуляций на наноуровне к обычной микроэлектронике.

Comments 
11th-Jan-2014 05:49 am (UTC)
> В работе цифровой камеры нет ничего загадочного и непонятного; неинтересно. Тоже мне прогресс: от изящных атомных манипуляций на наноуровне к обычной микроэлектронике.

Я разрабатываю цифровые камеры с 2003 года, вот уже в четвёртой фирме. Для нас там всё ещё очень много загадочного, непонятного, интересного и даже изящного. Видно, это вопрос перспективы.
11th-Jan-2014 05:23 pm (UTC)
В чем загадка?
11th-Jan-2014 11:13 pm (UTC)
В деталях. Например, дифракционные оптические эффекты. Пиксель - сложная трёхмерная структура с деталями меньше длины волны, из диэлектриков, полупроводников и металлов. Даже когда структура и свойства материалов известны с хорошей точностью, предсказать точно, куда пойдёт свет, трудно. Не существует хороших методов посчитать это (в отличие, например, от оптоволоконных эффектов, где всё сильно вытянуто в одном направлении и неплохо описывается "адиабатически").

Пиксель оптимизируют эмпирически, пользуясь расчётами в основном для "качественного понимания", "выбора направления", приблизительных предсказаний. Иногда бывают сюрпризы - поменяли вот тут, думали, что должно измениться вот так, а оно изменилось иначе. Кое-что из свойств существующего пикселя непонятно, в стиле "работает - и ладно" (например - что помогает разрушить положительную интерференцию, которая должна была бы создавать пики чувствительности к неправильному цвету - ведь цвет пикселей меняется через один).

В цветовой камере важны детали зависимости от длины волны. Например, для сине-фиолетового света важны эффекты поверхности кремний-стекло, потому что глубина его поглощения в кремнии намного меньше, чем у остального видимого. Никто в мире не знает, почему спектральная форма чувствительности в этой области выглядит так, как она выглядит.

А специалисты по "обычной микроэлектронике" вообще не понимают "работу цифровой камеры". Даже те из них, кто эти камеры делает. Иногда они очень стараются, и всё равно не понимают. Специальность у них не та.

Edited at 2014-01-11 11:14 pm (UTC)
12th-Jan-2014 02:55 am (UTC)
Странно, такое должно просчитываться - или это из-за плохого контроля геометрии? Дефектов?

Интересно, я когда-то занимался как раз этой поверхностью (она имеет большое значение для радиационного поражения микросхем в спутниковой и военной электронике). А в чем проблема со спектральной формой и где про это написано? Там часто образуются болтающиеся связи на границе с steam oxidе, которые сильно меняют свойства. Они примерно в этой области поглощают, по воспоминаниям, после того, как захватывают заряды.
12th-Jan-2014 07:44 pm (UTC)
Да, частично из-за того, что геометрия известна не вполне точно. Но даже когда она измерена очень точно, некоторые эффекты всё равно плохо предсказуемы. Свет считают обычно с помощью FDTD, электрические поля в кремнии считают отдельно, потом комбинируют. Часто бывает трудно понять, где вообще источник неожиданности. В случае с фиолетовым светом он, почти наверняка, в кремнии (характерная глубина эффекта - около 30 нм).

Люди, понимающие про электричество в кремнии (это не я), говорят, что там можно добиться точных предсказаний, что ничего принципиально непонятного там нет. Но при этом признают, что конкретные эффекты надо сначала мерить, потом догадываться, потом проверять догадки, варьируя эксперимент и калибруя по нему расчёт. Иначе говоря, подход вроде "ab initio" - слепое предсказание на основе данных по геометрии, процессу, свойствам веществ - работает не всегда. Это потому, что структура сложная, так что кандидатов на роль механизма наблюдаемого эффекта бывает несколько. И всегда есть подозрение, что о правильном механизме просто не подумали.

Не думаю, что про "фиолетовую загадку" где-то написано. Такого сорта подробности - обычно промышленный секрет (я привёл её просто как пример, я знаю много таких, просто про большинство не могу рассказывать). Её практическое значение небольшое, оно не оправдывает массированных экспериментов, которые были бы нужны, чтобы её решить. Я же не могу просить о них просто потому, что мне интересно.

Вообще-то поверхностные дефекты вроде тех, о которых Вы говорите, должны быть очень хорошо изучены нашими технологами. Ведь они влияют на темновой ток, что намного важнее фиолетовой чувствительности. Но вот, всего их опыта не хватает, чтобы её объяснить. Темновой ток для них - хлеб с маслом, а про свет они не понимают.

Про электрические эффекты в пикселях пишут очень много, но в основном это университетские работы на ограниченной технологии, они имеют только "принципиальное" значение - в смысле, никакого. Ну, разве что, изредка подготавливают нам отличных докторантов. Про свет публикуют гораздо меньше.

Со светом положение, наверное, ещё более "эмпирическое". Например, расчёты почти всегда занижают crosstalk (отклонение света в соседний пиксель). Считающие не знают, почему. А ведь для цветовых камер это один из главных параметров. Одна моя догадка - рассеяние с поверхности в местах состыковки микролинз (есть подозрения, что AFM неверно описывает поверхность впадин, а может, FDTD её неверно приближает). Другая - зернистость цветовых фильтров (основанных на пигментах), которую никто в расчётах не учитывает вообще (непонятно, как узнать оптические свойства зёрен). Если я ввожу эмпирический коэффициент рассеивания на зёрнах пигмента, я могу подогнать результат к измеренному, но для доказательства этого мало. Собственно, не существует расчётного предсказания даже такой базовой характеристики, как "PRNU" (photoresponse non-uniformity), хотя разброс геометрии пикселя известен, и разброс концентрации примесей. Не знаю - вдруг это тоже частично от зернистости фильтров.

Таких пикселей производят в год в мире вчетверо больше, чем миллилитров нефти. Их технология сильно меняется, с характерным временем в несколько лет. Например, года три назад пиксель перевернули вверх ногами, свет теперь приходит с обратной стороны, отчего фиолетовое и красное поведение совершенно изменились. Разница - как между глазами людей и осьминогов. Так что вероятно, что многие из новых загадок так никто и не раскроет, ещё через пять лет они устареют. Ну точно, как с этими серебряными галидами.
12th-Jan-2014 08:29 pm (UTC)
Спасибо за интересный рассказ.

Нет, поверхностные эффекты как раз очень плохо поняты, правда, последний раз я смотрел на это в деталях в 95-м году, менее подробно в 2007-м, когда писал пропозал с Пантелидесом из Вандербильта. Как раз оптическая спектроскопия дефектов мало изучалась. Я наивно полагал, что подобные неидеальности не имеют большого значения для камер. Наверно, по мере уменьшения пикселей вы проваливаетесь в те же проблемы, которые не были поняты в фотографии - роль размера на свойства материалов, повехностные дефекты, общая динамика темных и фотоиндуцированных точечных дефектов в неидеальных микрокристаллах; но там еще дополнительная трудность в каталитической химии этих дефектов, которой у вас нет. Наверно, зернение идет из J-агрегатов красителей, так? Тогда это кл. проблема уже цветной фотографии.

Я вспомнил про фотографию, т.к. у меня самого очень похожая проблема - найти и понять структуру атомных кластеров свинца в одном очень важном фотоматериале. Я надеялся, что есть методы, которые я мог бы применить, разработанные для понимания процесса фотографии. Потратил на каникулах несколько дней читая книги и статьи, поговорил с десятком магикан из той героической поры. Оказалось, таких методов нет. Попробую дедовские способы, все лучше, чем ничего. Совершенно не ожидал такого поворота дел. И так ведь во всем...
11th-Jan-2014 08:45 am (UTC)
Спасибо Вам за цитату из книги "Без ретуши. Портреты физиков на фоне эпохи". Заинтересовался, нашёл, прочёл целиком. Великолепная книга.
11th-Jan-2014 05:30 pm (UTC)
Может, и Вы сделаете доброе дело?

Мне нужна книга Фейнберга "Эпоха и личность. Физики." по-русски. Есть много русских сайтов, где ее предлагают бесплатно скачать, но они все требуют код, присланный через СМС, который работает только в России. Если Вам понравился Иоффе, Фейнберг уж тем более. Если у Вас получится, перешлите мне, ее пожалуйста на shkrobius@gmail.com
11th-Jan-2014 06:31 pm (UTC)
Во-первых, все "бесплатные" скачивания через смс - это мошенничество. Отправил "бесплатную" смс - и подписался на "очень нужную тебе услугу" баксов эдак за 150 в месяц. Ну да ладно. У меня есть левая симка, которой я иногда пользуюсь, отправил для пары сайтов смс с неё. В результате приходит только код ошибки. Обычно мошенники хоть ссылку взамен нормальную присылают, но судя по всему тут ничего нет. Нельзя даже за деньги скачать - что показатель. Нет ссылок и на всякие turbobit и depositfiles. Нет торрентов. Нет даже прокисших ссылок - типа раньше тут было, а теперь нет. Увы и ах. Судя по всему электронной версии этой книги - не существует. Хотя, есть бумажная версия - на озоне.
11th-Jan-2014 06:54 pm (UTC)
Вот в чем дело... Вы меня покорно извините, я об этом ничего не знал, очень удивился - ничего подобного раньше не видел. У меня есть английский перевод, но неловко обратно переводить на русский, а в интернете одни обрывки. Еще раз - спасибо за науку и извинения за хлопоты.
This page was loaded Jul 18th 2018, 4:38 am GMT.