Enkeltvæggede kulstof nanorør-kompositter viser stort lovende for brug i ukonventionel databehandling

Når vi nærmer os miniaturiseringsgrænserne for konventionel elektronik, alternativer til siliciumbaserede transistorer-byggestenene i de mange elektroniske enheder, vi er kommet til at stole på-bliver forfulgt.

Inspireret af den måde, levende organismer har udviklet sig i naturen til at udføre komplekse opgaver med bemærkelsesværdig lethed, en gruppe forskere fra Durham University i U.K. og University of São Paulo-USP i Brasilien undersøger lignende "evolutionære" metoder til at oprette informationsbehandlingsenheder.

I den Journal of Applied Physics , fra AIP Publishing, gruppen beskriver brugen af ​​single-walled carbon nano tube composites (SWCNT'er) som et materiale i "ukonventionel" computing. Ved at studere materialernes mekaniske og elektriske egenskaber, de opdagede en sammenhæng mellem SWCNT-koncentration/viskositet/ledningsevne og kompositmaterialets beregningsevne.

"I stedet for at skabe kredsløb fra arrays af diskrete komponenter (transistorer i digital elektronik), vores arbejde tager et tilfældigt uordnet materiale og 'træner' derefter materialet til at producere et ønsket output, " sagde Mark K. Massey, forskningsmedarbejder, School of Engineering and Computing Sciences ved Durham University.

Dette nye forskningsfelt er kendt som "evolution-in-materio, "et udtryk opfundet af Julian Miller ved University of York i U.K. Hvad er det helt præcist? Et tværfagligt felt blander materialevidenskab, teknik og datalogi. Selvom det stadig er i de tidlige stadier, konceptet har allerede vist, at ved at bruge en tilgang svarende til naturlig evolution, materialer kan trænes til at efterligne elektroniske kredsløb - uden at det er nødvendigt at designe materialestrukturen på en bestemt måde.

"Det materiale, vi bruger i vores arbejde, er en blanding af kulstof nanorør og polymer, som skaber en kompleks elektrisk struktur, " forklarede Massey. "Når spændinger (stimuli) påføres på punkter af materialet, dens elektriske egenskaber ændres. Når de korrekte signaler påføres materialet, det kan trænes eller 'udvikles' til at udføre en nyttig funktion."

Selvom gruppen ikke forventer at se deres metode konkurrere med højhastigheds siliciumcomputere, det kunne vise sig at være en komplementær teknologi. "Med mere forskning, det kan føre til nye teknikker til fremstilling af elektroniske enheder, " bemærkede han. Tilgangen kan finde anvendelser inden for området "analog signalbehandling eller laveffekt, billige enheder i fremtiden. "

Ud over at forfølge den nuværende metodologi for evolution-in-materio, den næste fase af gruppens forskning vil være at undersøge udviklende enheder som en del af materialefremstilling "hardware-in-the-loop"-evolutionen. "Denne spændende tilgang kan føre til yderligere forbedringer inden for evolverbar elektronik, " sagde Massey.