Kunne en computer en dag genskabe sig selv? Nyt nanomateriale 'styrer' strøm i flere dimensioner

Forskere ved Northwestern University har udviklet et nyt nanomateriale, der kan "styre" elektriske strømme. Udviklingen kan føre til en computer, der simpelthen kan omkonfigurere sine interne ledninger og blive en helt anden enhed, baseret på skiftende behov.

Da elektroniske enheder er bygget mindre og mindre, de materialer, hvorfra kredsløbene er konstrueret, begynder at miste deres egenskaber og begynder at blive styret af kvantemekaniske fænomener. At nå denne fysiske barriere, mange forskere er begyndt at bygge kredsløb i flere dimensioner, såsom stabling af komponenter oven på hinanden.

Det nordvestlige team har taget en fundamentalt anderledes tilgang. De har lavet rekonfigurerbare elektroniske materialer:materialer, der kan omarrangere sig selv for at imødekomme forskellige beregningsbehov på forskellige tidspunkter.

"Vores nye styreteknologi gør det muligt at styre strømmen gennem et stykke kontinuerligt materiale, "sagde Bartosz A. Grzybowski, der ledede forskningen. "Som at omdirigere en flod, strømme af elektroner kan styres i flere retninger gennem en blok af materialet - selv flere strømme, der flyder i modsatte retninger på samme tid. "

Grzybowski er professor i kemisk og biologisk teknik på McCormick School of Engineering and Applied Science og professor i kemi i Weinberg College of Arts and Sciences.

Det nordvestlige materiale kombinerer forskellige aspekter af silicium- og polymerbaseret elektronik til at skabe en ny klassificering af elektroniske materialer:nanopartikelbaseret elektronik.

Studiet, hvor forfatterne rapporterer at lave foreløbige elektroniske komponenter med hybridmaterialet, vil blive offentliggjort online den 16. oktober af tidsskriftet Naturnanoteknologi . Undersøgelsen vil også blive offentliggjort som omslagshistorie i novemberudgaven af ​​tidsskriftet.

"Udover at fungere som tredimensionelle broer mellem eksisterende teknologier, det nye materiales reversible karakter kunne give en computer mulighed for at omdirigere og tilpasse sit eget kredsløb til det, der kræves på et bestemt tidspunkt, "sagde David A. Walker, en forfatter af undersøgelsen og en kandidatstuderende i Grzybowskis forskningsgruppe.

Forestil dig en enkelt enhed, der omkonfigurerer sig selv til en modstand, en ensretter, en diode og en transistor baseret på signaler fra en computer. Det multidimensionale kredsløb kan omkonfigureres til nye elektroniske kredsløb ved hjælp af en varieret indgangssekvens af elektriske impulser.

Hybridmaterialet er sammensat af elektrisk ledende partikler, hver fem nanometer i bredden, belagt med et særligt positivt ladet kemikalie. (Et nanometer er en milliarddel af en meter.) Partiklerne er omgivet af et hav af negativt ladede atomer, der balancerer de positive ladninger, der er fastsat på partiklerne. Ved at påføre en elektrisk ladning på tværs af materialet, de små negative atomer kan flyttes og omkonfigureres, men de relativt større positive partikler er ikke i stand til at bevæge sig.

Ved at flytte dette hav af negative atomer rundt i materialet, regioner med lav og høj konduktans kan moduleres; resultatet er oprettelsen af ​​en rettet vej, der tillader elektroner at strømme gennem materialet. Gamle stier kan slettes og nye stier skabes ved at skubbe og trække i havet af negative atomer. Mere komplekse elektriske komponenter, såsom dioder og transistorer, kan laves, når der bruges flere typer nanopartikler.