Molecular eraser muliggør bedre datalagring og computere til AI

Forskere har tilføjet et afgørende værktøj til fremstillingsværktøjssættet på atomare skala med store implikationer for nutidens datadrevne - kulstofintensive - verden, ifølge ny forskning fra University of Alberta i Canada.

"Computere i dag bidrager med et gigaton CO2-udledning til atmosfæren, og vi kan eliminere det ved at forbedre de mest strømkrævende dele af konventionelle computere med vores kredsløb på atomare skala, " sagde Robert Wolkow, professor ved University of Alberta's Department of Physics, en hovedforskningsmedarbejder ved National Research Council of Canadas Nanotechnology Research Centre, og teknisk chef for Quantum Silicon Inc. en spinoff-virksomhed, der tager teknologien på markedet. "Dette nye værktøj muliggør bedre en ultraeffektiv slags hybridcomputer til træning af neurale netværk til kunstig intelligens."

Det seneste fund fremskynder fremstillingsprocessen på atomare skala, drage fordel af et naturligt fysisk fænomen. Brintmolekyler opsøger og reparerer automatisk fejl i kredsløb på atomare skala og kan bruges til væsentligt at forbedre omskrivningshastighederne for atomare datalagring. Dette arbejde bygger på den årtier lange dedikation fra Wolkows forskningsgruppe til at realisere potentialet for fremstilling i atomskala, noget, der er skiftet fra en idealistisk drøm til en stadig mere sandsynlig virkelighed i de næste par år.

"Det vil tage et par år, men der er en faktisk vej til enheder på atomare skala, som vil være meget virkningsfuld for vores verden, " sagde Roshan Achal, hovedforfatter på den nye opdagelse, afslutter i øjeblikket sin ph.d. med Wolkow. "Og vi har nu denne hurtigere og bedre anvendelse af atomhukommelse, som kun vil blive ved med at blive bedre med tiden."

Achal forklarede, at den tekniske proces med at flytte brintmolekyler på atomniveau opskaleres i effektivitet, efterhånden som elektroniske kredsløb og hukommelser øges i størrelse, oversættelse til lettere masseproduktion af laveffektelektronik med mere hukommelse og hurtigere funktion.

Overvejelser til kulstof

Resultaterne præsenterer potentielle anvendelser fra mindre harddiske til mere effektive datacentre, et behov og en ny virkelighed for vores datadrevne klima-bekymrede verden.

Wolkow og Achal er to af hovederne bag gruppernes seneste banebrydende opdagelser, som omfatter skabelse af den højeste demonstrerede hukommelseslagring og det første siliciumatomkredsløb. Gruppen har hurtigt og stille perfektioneret deres teknikker, som før var langsom, men tilstrækkelig til anvendelse i videnskabelige laboratorier. Denne seneste udvikling har fremskyndet processen med 1000 gange, derved gøre det mere praktisk til skalerbare applikationer i den virkelige verden.

En uventet udløber af deres brint-relaterede opdagelse er evnen til at detektere andre molekyler, præsenterer potentialet for kemisk sansning i deres kredsløb på atomare skala, nyttig for eksempel ved påvisning af alkohol, THC, og molekyler fundet i sprængstoffer.

"Et enkelt molekyle, der lander på en overflade, kan nu detekteres elektrisk, " sagde Wolkow. "Det er som om en pære tænder, når dette sker. Du opdager den mindste og mest delikate begivenhed. Det er smukt og så nyttigt. Det er egnet til sensorinkorporering i alt fra din telefon til diagnostiske enheder på lægens kontor."

For Achal, denne seneste publikation fungerer som den perfekte kasket på hans afhandling, som han er færdig med i næste måned. "Dette nye papir er kulminationen på, hvad jeg ser som det sidste stykke af, hvad vores værktøjssæt til fremstilling af atomare skala havde brug for. Nu kan vi virkelig begynde at arbejde på at lave disse kredsløb og gå videre til en storstilet demonstration."

Papiret, "Detecting and Directing Single Molecule Binding Events on H-Si(100) with Application to Ultra-dense Data Storage" vises i 27. november-udgaven af ​​det peer-reviewede tidsskrift ACS Nano .