Forskere producerer verdens første programmerbare nanoprocessor

Ingeniører og videnskabsmænd, der samarbejder på Harvard University og MITER Corporation, har udviklet og demonstreret verdens første programmerbare nanoprocessor.

Det banebrydende prototype computersystem, beskrevet i et papir, der udkommer i dag i tidsskriftet Natur , repræsenterer et væsentligt skridt fremad i kompleksiteten af ​​computerkredsløb, der kan samles af syntetiserede komponenter i nanometerskala.

Det repræsenterer også et fremskridt, fordi disse ultrasmå nanokredsløb kan programmeres elektronisk til at udføre en række grundlæggende aritmetiske og logiske funktioner.

"Dette arbejde repræsenterer et kvantespring fremad i kompleksiteten og funktionen af ​​kredsløb bygget nedefra og op, og viser således, at dette bottom-up-paradigme, som er forskellig fra den måde, kommercielle kredsløb er bygget på i dag, kan give fremtidens nanoprocessorer og andre integrerede systemer, " siger hovedefterforsker Charles M. Lieber, som har en fælles ansættelse ved Harvards Institut for Kemi og Kemisk Biologi og School of Engineering and Applied Sciences.

Arbejdet blev muliggjort af fremskridt inden for design og syntese af nanotrådsbyggeklodser. Disse nanotrådskomponenter demonstrerer nu den reproducerbarhed, der er nødvendig for at bygge funktionelle elektroniske kredsløb, og gør det også i en størrelse og materialekompleksitet, der er vanskelig at opnå ved traditionelle top-down tilgange.

I øvrigt, den flisebelagte arkitektur er fuldt skalerbar, muliggør samling af meget større og stadig mere funktionelle nanoprocessorer.

"I de sidste 10 til 15 år, forskere, der arbejder med nanotråde, kulstof nanorør, og andre nanostrukturer har kæmpet for at bygge alle undtagen de mest basale kredsløb, i høj grad på grund af variationer i egenskaber af individuelle nanostrukturer, " siger Lieber, Mark Hyman professor i kemi. "Vi har vist, at denne begrænsning nu kan overvindes og er begejstrede for udsigterne til at udnytte biologiens bottom-up-paradigme til at bygge fremtidens elektronik."

Et yderligere træk ved avancementet er, at kredsløbene i nanoprocessoren bruger meget lidt strøm, selv når man tager højde for deres minimale størrelse, fordi deres komponent nanotråde indeholder transistorkontakter, der er "ikke-flygtige".

Dette betyder, at i modsætning til transistorer i konventionelle mikrocomputerkredsløb, når nanotrådstransistorerne er programmeret, de kræver ikke yderligere forbrug af elektrisk strøm for at vedligeholde hukommelsen.

"På grund af deres meget lille størrelse og meget lave strømbehov, disse nye nanoprocessorkredsløb er byggeklodser, der kan styre og muliggøre en helt ny klasse af meget mindre, lettere elektroniske sensorer og forbrugerelektronik, " siger medforfatter Shamik Das, ledende ingeniør i MITREs Nanosystems Group.

"Denne nye nanoprocessor repræsenterer en stor milepæl i retning af at realisere visionen om en nanocomputer, som først blev formuleret for mere end 50 år siden af ​​fysikeren Richard Feynman, siger James Ellenbogen, en chefforsker ved MITRE.