Главная / Аппаратное обеспечение /
Наноэлектронная элементная база информатики. Качественно новые направления / Тест 4
Наноэлектронная элементная база информатики. Качественно новые направления - тест 4
Упражнение 1:
Номер 1
Попробуйте дать ответ на такой "интересный" вопрос: почему электроны с противоположно ориентированными спинами, находясь практически на одной и той же молекулярной орбитали, не мешают друг другу?
Ответ:
 (1) потому что электроны в атоме с такими энергиями ведут себя как волны 
 (2) нельзя, потому что эти величины являются неопределенными 
 (3) можно, поскольку каждой молекулярной орбитали соответствует своя энергия электрона 
 (4) они отличаются лишь по энергии и имеют разные волновые состояния. Но поскольку все электроны тождественны, то, если электроны поменять местами, от этого в свойствах молекулы ничего не изменится 
Номер 2
Попробуйте дать ответ на такой "интересный" вопрос: почему молекулярные орбитали могут "спокойно" пересекаться, и это не приводит к "катастрофам"?
Ответ:
 (1) потому что электроны в атоме с такими энергиями ведут себя как волны 
 (2) нельзя, потому что эти величины являются неопределенными 
 (3) можно, поскольку каждой молекулярной орбитали соответствует своя энергия электрона 
 (4) они отличаются лишь по энергии и имеют разные волновые состояния. Но поскольку все электроны тождественны, то, если электроны поменять местами, от этого в свойствах молекулы ничего не изменится 
Номер 3
Попробуйте дать ответ на такой "интересный" вопрос: можно ли говорить о координате или импульсе электрона на молекулярной орбитали? Почему?
Ответ:
 (1) потому что электроны в атоме с такими энергиями ведут себя как волны 
 (2) нельзя, потому что эти величины являются неопределенными 
 (3) можно, поскольку каждой молекулярной орбитали соответствует своя энергия электрона 
 (4) они отличаются лишь по энергии и имеют разные волновые состояния. Но поскольку все электроны тождественны, то, если электроны поменять местами, от этого в свойствах молекулы ничего не изменится 
Номер 4
Попробуйте дать ответ на такой "интересный" вопрос: можно ли говорить об энергии электрона на молекулярной орбитали? Почему?
Ответ:
 (1) потому что электроны в атоме с такими энергиями ведут себя как волны 
 (2) нельзя, потому что эти величины являются неопределенными 
 (3) можно, поскольку каждой молекулярной орбитали соответствует своя энергия электрона 
 (4) они отличаются лишь по энергии и имеют разные волновые состояния. Но поскольку все электроны тождественны, то, если электроны поменять местами, от этого в свойствах молекулы ничего не изменится 
Номер 5
Попробуйте дать ответ на такой "интересный" вопрос: отличаются ли между собой электроны, находящиеся на разных молекулярных орбиталях? Изменится ли что-нибудь в свойствах молекулы, если эти электроны поменять местами?
Ответ:
 (1) потому что электроны в атоме с такими энергиями ведут себя как волны 
 (2) нельзя, потому что эти величины являются неопределенными 
 (3) можно, поскольку каждой молекулярной орбитали соответствует своя энергия электрона 
 (4) они отличаются лишь по энергии и имеют разные волновые состояния. Но поскольку все электроны тождественны, то, если электроны поменять местами, от этого в свойствах молекулы ничего не изменится 
Упражнение 2:
Номер 1
Запишите свойства молекул, которые на Ваш взгляд могут быть использованы для построения: оперативных запоминающих устройств.
Ответ:
 (1) способность молекулы к обратимому изменению своей конфигурации, к изменению ориентации своего электрического дипольного или магнитного момента, способность переходить с одного энергетического состояния в другое, способность к обратимым химическим взаимодействиям 
 (2) способность молекул поворачивать плоскость поляризации света, изменять квантовый выход люминесценции под действием внешних воздействий, способность к обратимым фотохимическим реакциям 
 (3) возможность продолжительно сохранять свой химический состав и порядок расположения атомов 
 (4) способность к деформации и сдвигу молекулярных орбиталей под действием внешнего электрического поля, способность к изменению своей электропроводности под действием внешних факторов 
 (5) способность изменять свою электропроводность или квантовый выход люминесценции под действием внешних воздействий, способность к избирательному координационному или химическому взаимодействию с другими молекулами или молекулярными группами (молекулярное распознавание) 
Номер 2
Запишите свойства молекул, которые на Ваш взгляд могут быть использованы для построения: устройств отображения информации.
Ответ:
 (1) способность молекулы к обратимому изменению своей конфигурации, к изменению ориентации своего электрического дипольного или магнитного момента, способность переходить с одного энергетического состояния в другое, способность к обратимым химическим взаимодействиям 
 (2) способность молекул поворачивать плоскость поляризации света, изменять квантовый выход люминесценции под действием внешних воздействий, способность к обратимым фотохимическим реакциям 
 (3) возможность продолжительно сохранять свой химический состав и порядок расположения атомов 
 (4) способность к деформации и сдвигу молекулярных орбиталей под действием внешнего электрического поля, способность к изменению своей электропроводности под действием внешних факторов 
 (5) способность изменять свою электропроводность или квантовый выход люминесценции под действием внешних воздействий, способность к избирательному координационному или химическому взаимодействию с другими молекулами или молекулярными группами (молекулярное распознавание) 
Номер 3
Запишите свойства молекул, которые на Ваш взгляд могут быть использованы для построения: устройств долговременного хранения информации.
Ответ:
 (1) способность молекулы к обратимому изменению своей конфигурации, к изменению ориентации своего электрического дипольного или магнитного момента, способность переходить с одного энергетического состояния в другое, способность к обратимым химическим взаимодействиям 
 (2) способность молекул поворачивать плоскость поляризации света, изменять квантовый выход люминесценции под действием внешних воздействий, способность к обратимым фотохимическим реакциям 
 (3) возможность продолжительно сохранять свой химический состав и порядок расположения атомов 
 (4) способность к деформации и сдвигу молекулярных орбиталей под действием внешнего электрического поля, способность к изменению своей электропроводности под действием внешних факторов 
 (5) способность изменять свою электропроводность или квантовый выход люминесценции под действием внешних воздействий, способность к избирательному координационному или химическому взаимодействию с другими молекулами или молекулярными группами (молекулярное распознавание) 
Номер 4
Запишите свойства молекул, которые на Ваш взгляд могут быть использованы для построения: устройств логической обработки информации.
Ответ:
 (1) способность молекулы к обратимому изменению своей конфигурации, к изменению ориентации своего электрического дипольного или магнитного момента, способность переходить с одного энергетического состояния в другое, способность к обратимым химическим взаимодействиям 
 (2) способность молекул поворачивать плоскость поляризации света, изменять квантовый выход люминесценции под действием внешних воздействий, способность к обратимым фотохимическим реакциям 
 (3) возможность продолжительно сохранять свой химический состав и порядок расположения атомов 
 (4) способность к деформации и сдвигу молекулярных орбиталей под действием внешнего электрического поля, способность к изменению своей электропроводности под действием внешних факторов 
 (5) способность изменять свою электропроводность или квантовый выход люминесценции под действием внешних воздействий, способность к избирательному координационному или химическому взаимодействию с другими молекулами или молекулярными группами (молекулярное распознавание) 
Номер 5
Запишите свойства молекул, которые на Ваш взгляд могут быть использованы для построения: сенсоров.
Ответ:
 (1) способность молекулы к обратимому изменению своей конфигурации, к изменению ориентации своего электрического дипольного или магнитного момента, способность переходить с одного энергетического состояния в другое, способность к обратимым химическим взаимодействиям 
 (2) способность молекул поворачивать плоскость поляризации света, изменять квантовый выход люминесценции под действием внешних воздействий, способность к обратимым фотохимическим реакциям 
 (3) возможность продолжительно сохранять свой химический состав и порядок расположения атомов 
 (4) способность к деформации и сдвигу молекулярных орбиталей под действием внешнего электрического поля, способность к изменению своей электропроводности под действием внешних факторов 
 (5) способность изменять свою электропроводность или квантовый выход люминесценции под действием внешних воздействий, способность к избирательному координационному или химическому взаимодействию с другими молекулами или молекулярными группами (молекулярное распознавание) 
Упражнение 3:
Номер 1
Оцените возможную плотность хранения информации в матрице молекулярной памяти, например, на основе молекул [2]-ротаксана, если для ее изготовления используют технологию с проектно-технологической нормой: 90 нм
Ответ:
 (1) 3,1*107 бит/мм2 
 (2) 1,2*108 бит/мм2 
 (3) 2,4*108 бит/мм2 
 (4) 5,1*108 бит/мм2 
 (5) 1,3*109 бит/мм2 
Номер 2
Оцените возможную плотность хранения информации в матрице молекулярной памяти, например, на основе молекул [2]-ротаксана, если для ее изготовления используют технологию с проектно-технологической нормой: 45 нм
Ответ:
 (1) 3,1*107 бит/мм2 
 (2) 1,2*108 бит/мм2 
 (3) 2,4*108 бит/мм2 
 (4) 5,1*108 бит/мм2 
 (5) 1,3*109 бит/мм2 
Номер 3
Оцените возможную плотность хранения информации в матрице молекулярной памяти, например, на основе молекул [2]-ротаксана, если для ее изготовления используют технологию с проектно-технологической нормой: 32 нм
Ответ:
 (1) 3,1*107 бит/мм2 
 (2) 1,2*108 бит/мм2 
 (3) 2,4*108 бит/мм2 
 (4) 5,1*108 бит/мм2 
 (5) 1,3*109 бит/мм2 
Номер 4
Оцените возможную плотность хранения информации в матрице молекулярной памяти, например, на основе молекул [2]-ротаксана, если для ее изготовления используют технологию с проектно-технологической нормой: 22 нм
Ответ:
 (1) 3,1*107 бит/мм2 
 (2) 1,2*108 бит/мм2 
 (3) 2,4*108 бит/мм2 
 (4) 5,1*108 бит/мм2 
 (5) 1,3*109 бит/мм2 
Номер 5
Оцените возможную плотность хранения информации в матрице молекулярной памяти, например, на основе молекул [2]-ротаксана, если для ее изготовления используют технологию с проектно-технологической нормой: 14 нм
Ответ:
 (1) 3,1*107 бит/мм2 
 (2) 1,2*108 бит/мм2 
 (3) 2,4*108 бит/мм2 
 (4) 5,1*108 бит/мм2 
 (5) 1,3*109 бит/мм2 
Упражнение 4:
Номер 1
Оцените теоретически возможную плотность вентилей в логической сети из молекул, показанных на рисунке, если период расположения атомов углерода в молекуле составляет 0,154 нм, а часть площади, которую занимают молекулы в логической сети, составляет: 5%
Ответ:
 (1) 1,4*1011 вентилей/мм2 
 (2) 2,8*1011 вентилей/мм2 
 (3) 5,7*1011 вентилей/мм2 
 (4) 8,6*1011 вентилей/мм2 
 (5) 1,1*1012 вентилей/мм2 
Номер 2
Оцените теоретически возможную плотность вентилей в логической сети из молекул, показанных на рисунке, если период расположения атомов углерода в молекуле составляет 0,154 нм, а часть площади, которую занимают молекулы в логической сети, составляет: 10%
Ответ:
 (1) 1,4*1011 вентилей/мм2 
 (2) 2,8*1011 вентилей/мм2 
 (3) 5,7*1011 вентилей/мм2 
 (4) 8,6*1011 вентилей/мм2 
 (5) 1,1*1012 вентилей/мм2 
Номер 3
Оцените теоретически возможную плотность вентилей в логической сети из молекул, показанных на рисунке, если период расположения атомов углерода в молекуле составляет 0,154 нм, а часть площади, которую занимают молекулы в логической сети, составляет: 20%
Ответ:
 (1) 1,4*1011 вентилей/мм2 
 (2) 2,8*1011 вентилей/мм2 
 (3) 5,7*1011 вентилей/мм2 
 (4) 8,6*1011 вентилей/мм2 
 (5) 1,1*1012 вентилей/мм2 
Номер 4
Оцените теоретически возможную плотность вентилей в логической сети из молекул, показанных на рисунке, если период расположения атомов углерода в молекуле составляет 0,154 нм, а часть площади, которую занимают молекулы в логической сети, составляет: 30%
Ответ:
 (1) 1,4*1011 вентилей/мм2 
 (2) 2,8*1011 вентилей/мм2 
 (3) 5,7*1011 вентилей/мм2 
 (4) 8,6*1011 вентилей/мм2 
 (5) 1,1*1012 вентилей/мм2 
Номер 5
Оцените теоретически возможную плотность вентилей в логической сети из молекул, показанных на рисунке, если период расположения атомов углерода в молекуле составляет 0,154 нм, а часть площади, которую занимают молекулы в логической сети, составляет: 40%
Ответ:
 (1) 1,4*1011 вентилей/мм2 
 (2) 2,8*1011 вентилей/мм2 
 (3) 5,7*1011 вентилей/мм2 
 (4) 8,6*1011 вентилей/мм2 
 (5) 1,1*1012 вентилей/мм2 
Упражнение 5:
Номер 1
Какую приблизительно энергию должны иметь электроны на МО боковой группы атомов (например, или ), чтобы стать: донорами -электронов при комнатных температурах?
Ответ:
 (1) не меньше, чем 200 мэВ от "дна" LUMO 
 (2) не больше 200 мэВ от "потолка" HOMO 
 (3) не меньше, чем 80 мэВ от "дна" LUMO 
 (4) не больше, чем 80 мэВ от "потолка" HOMO 
 (5) не меньше 13 мэВ от "дна" LUMO 
Номер 2
Какую приблизительно энергию должны иметь электроны на МО боковой группы атомов (например, или ), чтобы стать: акцепторами -электронов при комнатных температурах?
Ответ:
 (1) не меньше, чем 200 мэВ от "дна" LUMO 
 (2) не больше 200 мэВ от "потолка" HOMO 
 (3) не меньше, чем 80 мэВ от "дна" LUMO 
 (4) не больше, чем 80 мэВ от "потолка" HOMO 
 (5) не меньше 13 мэВ от "дна" LUMO 
Номер 3
Какую приблизительно энергию должны иметь электроны на МО боковой группы атомов (например, или ), чтобы стать: донорами -электронов при температурах порядка 120 К?
Ответ:
 (1) не меньше, чем 200 мэВ от "дна" LUMO 
 (2) не больше 200 мэВ от "потолка" HOMO 
 (3) не меньше, чем 80 мэВ от "дна" LUMO 
 (4) не больше, чем 80 мэВ от "потолка" HOMO 
 (5) не меньше 13 мэВ от "дна" LUMO 
Номер 4
Какую приблизительно энергию должны иметь электроны на МО боковой группы атомов (например, или ), чтобы стать: акцепторами -электронов при температурах порядка 120 К?
Ответ:
 (1) не меньше, чем 200 мэВ от "дна" LUMO 
 (2) не больше 200 мэВ от "потолка" HOMO 
 (3) не меньше, чем 80 мэВ от "дна" LUMO 
 (4) не больше, чем 80 мэВ от "потолка" HOMO 
 (5) не меньше 13 мэВ от "дна" LUMO 
Номер 5
Какую приблизительно энергию должны иметь электроны на МО боковой группы атомов (например, или ), чтобы стать: донорами -электронов при температурах порядка 20 К?
Ответ:
 (1) не меньше, чем 200 мэВ от "дна" LUMO 
 (2) не больше 200 мэВ от "потолка" HOMO 
 (3) не меньше, чем 80 мэВ от "дна" LUMO 
 (4) не больше, чем 80 мэВ от "потолка" HOMO 
 (5) не меньше 13 мэВ от "дна" LUMO 
Упражнение 6:
Номер 1
Пользуясь вольтамперной характеристикой экспериментального молекулярного транзистора, показанной на рисунке, оцените электрическое сопротивление этого транзистора, когда сквозь него течет ток 125 пА, а напряжение на его затворе составляет: -1000 мВ
Ответ:
 620 
Номер 2
Пользуясь вольтамперной характеристикой экспериментального молекулярного транзистора, показанной на рисунке, оцените электрическое сопротивление этого транзистора, когда сквозь него течет ток 125 пА, а напряжение на его затворе составляет: -850 мВ
Ответ:
 470 
Номер 3
Пользуясь вольтамперной характеристикой экспериментального молекулярного транзистора, показанной на рисунке, оцените электрическое сопротивление этого транзистора, когда сквозь него течет ток 125 пА, а напряжение на его затворе составляет: -700 мВ
Ответ:
 350 
Номер 4
Пользуясь вольтамперной характеристикой экспериментального молекулярного транзистора, показанной на рисунке, оцените электрическое сопротивление этого транзистора, когда сквозь него течет ток 125 пА, а напряжение на его затворе составляет: -550 мВ
Ответ:
 230 
Номер 5
Пользуясь вольтамперной характеристикой экспериментального молекулярного транзистора, показанной на рисунке, оцените электрическое сопротивление этого транзистора, когда сквозь него течет ток 125 пА, а напряжение на его затворе составляет: -400 мВ
Ответ:
 110 
Упражнение 7:
Номер 1
Оцените размеры прозрачных электродов в пикселях жидкокристаллического телевизионного экрана с разрешающей способностью 5 линий/мм
Ответ:
 
(1)  
 
(2)  
 
(3)  
 
(4)  
 
(5)  
Номер 2
Оцените размеры прозрачных электродов в пикселях жидкокристаллического телевизионного экрана с разрешающей способностью достаточной для того, чтобы на изображении высотой 300 мм были четко видны все 625 строк
Ответ:
 
(1)  
 
(2)  
 
(3)  
 
(4)  
 
(5)  
Номер 3
Оцените размеры прозрачных электродов в пикселях жидкокристаллического телевизионного экрана с разрешающей способностью достаточной для того, чтобы на изображении высотой 400 мм были четко видны 720 строк телевидения повышенной четкости
Ответ:
 
(1)  
 
(2)  
 
(3)  
 
(4)  
 
(5)  
Номер 4
Оцените размеры прозрачных электродов в пикселях жидкокристаллического телевизионного экрана с разрешающей способностью достаточной для того, чтобы на изображении высотой 400 мм были четко видны 1080 строк телевидения высокой четкости
Ответ:
 
(1)  
 
(2)  
 
(3)  
 
(4)  
 
(5)  
Номер 5
Оцените размеры прозрачных электродов в пикселях жидкокристаллического телевизионного экрана с разрешающей способностью достаточной для того, чтобы на изображении высотой 400 мм были четко видны 1250 строк телевидения высокой четкости
Ответ:
 
(1)  
 
(2)  
 
(3)  
 
(4)  
 
(5)  
Упражнение 8:
Номер 1
Оцените теоретически возможные размеры сети клеточных автоматов, построенных из молекул, изображенных на рисунке, если период расположения атомов углерода в молекуле составляет 0,154 нм: площадь одного разряда многоразрядного сумматора с переносами, если известно, что при размерах наноостровков в 20 нм его можно разместить на площади приблизительно 1,5 мкм2 (ответ укажите в нм2)
Ответ:
 6340 
Номер 2
Оцените теоретически возможные размеры сети клеточных автоматов, построенных из молекул, изображенных на рисунке, если период расположения атомов углерода в молекуле составляет 0,154 нм: площадь процессора, состоящего из 1,6 млн. элементарных автоматов, если на них приходится 60% всей площади (ответ укажите в мкм2). Ответ введите с точностью до первого знака после запятой.
Ответ:
 4,5 
Номер 3
Оцените теоретически возможные размеры сети клеточных автоматов, построенных из молекул, изображенных на рисунке, если период расположения атомов углерода в молекуле составляет 0,154 нм: площадь процессора, состоящего из 32 млн. элементарных автоматов, если на них приходится 50% всей площади (ответ укажите в мкм2)
Ответ:
 108 
Номер 4
Оцените теоретически возможные размеры сети клеточных автоматов, построенных из молекул, изображенных на рисунке, если период расположения атомов углерода в молекуле составляет 0,154 нм: площадь процессора, состоящего из 845 млн. элементарных автоматов, если на них приходится 35% всей площади (ответ укажите в мкм2)
Ответ:
 4080