Przełącznik molekularny. Bezpłatne wiadomości z biblioteki technicznej

NOWOŚCI NAUKI I TECHNOLOGII, NOWOŚĆ W ELEKTRONIKI
Bezpłatna biblioteka techniczna / Kanał wiadomości

przełącznik molekularny

18.03.2023

Międzynarodowy zespół naukowców, w tym z Instytutu Fizyki Ciała Stałego Uniwersytetu Tokijskiego, dokonał przełomowego odkrycia. Z powodzeniem zademonstrowali zastosowanie pojedynczej cząsteczki zwanej fulerenem jako przełącznika podobnego do tranzystora. Zespół osiągnął to, stosując precyzyjnie skalibrowany impuls laserowy, który pozwolił im przewidywalnie kontrolować ścieżkę elektronu wejściowego.

Proces przełączania zapewniany przez cząsteczki fulerenu może być znacznie szybszy niż przełączniki stosowane w mikroczipach, ze wzrostem prędkości o trzy do sześciu rzędów wielkości w zależności od zastosowanych impulsów laserowych. Zastosowanie przełączników fulerenowych w sieci może skutkować komputerem o możliwościach wykraczających poza to, co jest dostępne w przypadku tranzystorów elektronicznych. Ponadto mają potencjał, aby zrewolucjonizować urządzenia do obrazowania mikroskopowego, zapewniając niespotykany dotąd poziom rozdzielczości.

Ponad 70 lat temu fizycy odkryli, że cząsteczki emitują elektrony w obecności pól elektrycznych, a następnie światła o określonej długości fali. Emisja elektronów wytwarzała wzory, które budziły ciekawość, ale wymykały się wyjaśnieniom. Ale to się zmieniło dzięki nowej analizie teoretycznej, której rozgałęzienia mogą nie tylko doprowadzić do nowych zastosowań zaawansowanych technologii, ale także poprawić naszą zdolność do badania samego świata fizycznego.

Prosta analogia tego, jak przełącznik fulerenowy działa jak przełącznik pociągu. Impuls świetlny może zmienić ścieżkę, którą podąża elektron wejściowy, reprezentowany tutaj przez obwód.

Badacz projektu Hirofumi Yanagisawa i jego zespół teoretyzowali, jak powinna zachowywać się emisja elektronów ze wzbudzonych cząsteczek fulerenów po wystawieniu na działanie określonego rodzaju światła laserowego, a po przetestowaniu swoich przewidywań okazało się, że były one prawidłowe.

W zależności od pędu światła elektron może albo pozostać na swoim domyślnym kursie, albo zostać przekierowany w przewidywalny sposób. To trochę jak przełączanie punktów na torze kolejowym lub elektronicznym tranzystorze, tylko znacznie szybciej. Naukowcy uważają, że możemy osiągnąć prędkość przełączania milion razy większą niż w przypadku klasycznego tranzystora. A to może prowadzić do rzeczywistej wydajności w komputerach. Ale co równie ważne, jeśli uda nam się dostroić laser tak, aby cząsteczka fulerenu przełączała się na wiele sposobów w tym samym czasie, mogłoby to przypominać posiadanie wielu mikroskopijnych tranzystorów w jednej cząsteczce.

Cząsteczka fulerenu w sercu przełącznika jest spokrewniona z być może nieco lepiej znaną nanorurką węglową, chociaż zamiast rurki, fuleren jest kulą atomów węgla. Po umieszczeniu na metalowej kropce – zasadniczo na końcu szpilki do włosów – fulereny ustawiają się w określony sposób, aby poprowadzić elektrony w przewidywalny sposób. Szybkie impulsy laserowe w skali femtosekund, biliardowych części sekundy, a nawet attosekund, kwintylionowych części sekundy, skupiają się na cząsteczkach fulerenów, powodując emisję elektronów. Po raz pierwszy światło laserowe zostało użyte do kontrolowania w ten sposób emisji elektronów z cząsteczki.

Zasadniczo, ponieważ kilka ultraszybkich przełączników elektronicznych można połączyć w jedną cząsteczkę, do wykonywania zadań obliczeniowych znacznie szybciej niż konwencjonalne układy scalone potrzebna byłaby tylko niewielka sieć przełączników fulerenowych. Jest jednak kilka przeszkód do pokonania, takich jak miniaturyzacja komponentu laserowego, który będzie potrzebny do stworzenia tego nowego rodzaju układu scalonego. Może więc minąć wiele lat, zanim zobaczymy smartfon oparty na przełączniku fullerenowym.

<< Powrót: biocement 18.03.2023

>> Naprzód: jadalny dron 17.03.2023

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Udowodniono istnienie reguły entropii dla splątania kwantowego 09.05.2024

Mechanika kwantowa wciąż zadziwia nas swoimi tajemniczymi zjawiskami i nieoczekiwanymi odkryciami. Niedawno Bartosz Regula z Centrum Obliczeń Kwantowych RIKEN i Ludovico Lamy z Uniwersytetu w Amsterdamie przedstawili nowe odkrycie dotyczące splątania kwantowego i jego związku z entropią. Splątanie kwantowe odgrywa ważną rolę we współczesnej nauce i technologii informacji kwantowej. Jednak złożoność jego struktury utrudnia zrozumienie go i zarządzanie nim. Odkrycie Regulusa i Lamy'ego pokazuje, że splątanie kwantowe podlega zasadzie entropii podobnej do tej obowiązującej w układach klasycznych. Odkrycie to otwiera nowe perspektywy w dziedzinie informatyki i technologii kwantowej, pogłębiając naszą wiedzę na temat splątania kwantowego i jego powiązania z termodynamiką. Wyniki badań wskazują na możliwość odwracalności transformacji splątania, co mogłoby znacznie uprościć ich zastosowanie w różnych technologiach kwantowych. Otwarcie nowej reguły ... >>

Mini klimatyzator Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Lato to czas relaksu i podróży, jednak często upały potrafią zamienić ten czas w udrękę nie do zniesienia. Poznaj nowość od Sony - miniklimatyzator Reon Pocket 5, który obiecuje zapewnić użytkownikom większy komfort lata. Sony wprowadziło do oferty wyjątkowe urządzenie – miniodżywkę Reon Pocket 5, która zapewnia schłodzenie ciała w upalne dni. Dzięki niemu użytkownicy mogą cieszyć się chłodem w dowolnym miejscu i czasie, po prostu nosząc go na szyi. Ten mini klimatyzator wyposażony jest w automatyczną regulację trybów pracy oraz czujniki temperatury i wilgotności. Dzięki innowacyjnym technologiom Reon Pocket 5 dostosowuje swoje działanie w zależności od aktywności użytkownika i warunków otoczenia. Użytkownicy mogą łatwo regulować temperaturę za pomocą dedykowanej aplikacji mobilnej połączonej przez Bluetooth. Dodatkowo dla wygody dostępne są specjalnie zaprojektowane koszulki i spodenki, do których można doczepić mini klimatyzator. Urządzenie może och ... >>

Energia z kosmosu dla Starship 08.05.2024

Wytwarzanie energii słonecznej w przestrzeni kosmicznej staje się coraz bardziej wykonalne wraz z pojawieniem się nowych technologii i rozwojem programów kosmicznych. Szef startupu Virtus Solis podzielił się swoją wizją wykorzystania statku kosmicznego SpaceX do stworzenia orbitalnych elektrowni zdolnych zasilić Ziemię. Startup Virtus Solis zaprezentował ambitny projekt stworzenia elektrowni orbitalnych przy użyciu statku Starship firmy SpaceX. Pomysł ten mógłby znacząco zmienić dziedzinę produkcji energii słonecznej, czyniąc ją bardziej dostępną i tańszą. Istotą planu startupu jest obniżenie kosztów wystrzeliwania satelitów w przestrzeń kosmiczną za pomocą Starship. Oczekuje się, że ten przełom technologiczny sprawi, że produkcja energii słonecznej w kosmosie stanie się bardziej konkurencyjna w stosunku do tradycyjnych źródeł energii. Virtual Solis planuje budowę dużych paneli fotowoltaicznych na orbicie, wykorzystując Starship do dostarczenia niezbędnego sprzętu. Jednak jedno z kluczowych wyzwań ... >>

Nowa metoda tworzenia potężnych akumulatorów 08.05.2024

Wraz z rozwojem technologii i coraz większym wykorzystaniem elektroniki, kwestia tworzenia wydajnych i bezpiecznych źródeł energii staje się coraz pilniejsza. Naukowcy z Uniwersytetu w Queensland zaprezentowali nowe podejście do tworzenia akumulatorów cynkowych o dużej mocy, które mogą zmienić krajobraz branży energetycznej. Jednym z głównych problemów tradycyjnych akumulatorów wodnych było ich niskie napięcie, co ograniczało ich zastosowanie w nowoczesnych urządzeniach. Ale dzięki nowej metodzie opracowanej przez naukowców udało się pokonać tę wadę. W ramach swoich badań naukowcy zajęli się specjalnym związkiem organicznym – katecholem. Okazało się, że jest to ważny element, który może poprawić stabilność akumulatora i zwiększyć jego wydajność. Takie podejście doprowadziło do znacznego wzrostu napięcia akumulatorów cynkowo-jonowych, czyniąc je bardziej konkurencyjnymi. Zdaniem naukowców takie akumulatory mają kilka zalet. Mają b ... >>

Zawartość alkoholu w ciepłym piwie 07.05.2024

Piwo, jako jeden z najpopularniejszych napojów alkoholowych, ma swój niepowtarzalny smak, który może zmieniać się w zależności od temperatury spożycia. Nowe badanie przeprowadzone przez międzynarodowy zespół naukowców wykazało, że temperatura piwa ma znaczący wpływ na postrzeganie smaku alkoholu. Badanie prowadzone przez naukowca zajmującego się materiałami Lei Jianga wykazało, że w różnych temperaturach cząsteczki etanolu i wody tworzą różnego rodzaju skupiska, co wpływa na postrzeganie smaku alkoholu. W niskich temperaturach tworzą się bardziej piramidalne skupiska, co zmniejsza ostrość smaku „etanolu” i sprawia, że napój ma mniej alkoholowy smak. Wręcz przeciwnie, wraz ze wzrostem temperatury grona stają się bardziej łańcuchowe, co skutkuje wyraźniejszym alkoholowym posmakiem. To wyjaśnia, dlaczego smak niektórych napojów alkoholowych, takich jak baijiu, może zmieniać się w zależności od temperatury. Uzyskane dane otwierają nowe perspektywy dla producentów napojów, ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Tranzystory 1 nanometr 28.11.2014

Naukowcy z Uniwersytetu Glasgow w Wielkiej Brytanii oraz Uniwersytetu Rovira i Virgilli w Hiszpanii byli w stanie przekształcić poszczególne cząsteczki w tranzystory do przechowywania informacji.

Dziś pamięć flash jest używana w prawie każdym urządzeniu mobilnym. Producenci starają się sprostać rosnącym wymaganiom użytkowników co do jego wielkości. Wkrótce jednak staną przed ograniczeniem wielkości tranzystorów, które nie może być mniejsze niż 10 nm.

Istotą nowej metody jest stworzenie komórki z cząsteczek tlenku wolframu o boku około 1 nm. Wewnątrz tej struktury umieszczone są dwie cząsteczki trójtlenku selenu, które w stanie normalnym przenoszą dodatkowe elektrony, a więc mają ładunek ujemny. Poprzez zastosowanie napięcia o różnej polaryzacji naukowcom udało się zmienić ładunek struktury, czyli jej stan binarny.

Dany stan struktury w warunkach laboratoryjnych utrzymywał się przez co najmniej 336 godzin (czyli 14 dni), co pozwoliło naukowcom mówić o nowej pamięci jako nieulotnej.

„Korzystanie z pojedynczych molekuł pozwoli nam na dalsze skalowanie procesu, a teoretycznie nawet pokonanie prawa Moore'a poprzez nauczenie się przechowywania wielu bitów danych w jednej cząsteczce”, lider projektu Lee Cronin, profesor na Uniwersytecie w Glasgow, powiedział Wired.

Prawo Moore'a zostało ukształtowane przez współzałożyciela firmy Intel, Gordona Moore'a. Stwierdza, że liczba tranzystorów w chipie podwaja się mniej więcej co dwa lata. Ostatnio jednak naukowcy zaczęli mówić, że wraz z osiągnięciem granicznych rozmiarów tranzystorów to prawo przestanie działać. Różne grupy badawcze na całym świecie szukają sposobów na dalsze działanie prawa.

Tymczasem niektóre zadania przed twórcami pamięci molekularnej wciąż pozostają nierozwiązane. Dotyczy to w szczególności szybkości tego typu pamięci. Na przykład utworzenie stanu struktury zajmuje około 0,1 s, a odczytanie stanu struktury 0,01 s. Oba wskaźniki są zbyt wysokie, aby mówić o skutecznym zastosowaniu komercyjnym.

Zobacz całość Archiwum wiadomości z nauki i techniki, nowa elektronika

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn