När vi närmar oss miniatyriseringsgränserna för konventionell elektronik, alternativ till kiselbaserade transistorer-byggstenarna i de många elektroniska enheter som vi har förlitat oss på-eftersträvas hårt.

Inspirerad av hur levande organismer har utvecklats i naturen för att utföra komplexa uppgifter med anmärkningsvärd lätthet, en grupp forskare från Durham University i U.K. och University of São Paulo-USP i Brasilien utforskar liknande "evolutionära" metoder för att skapa informationsbehandlingsenheter.

I Journal of Applied Physics , från AIP Publishing, gruppen beskriver användning av enväggiga kolnanorörskompositer (SWCNT) som ett material i "okonventionell" beräkning. Genom att studera de mekaniska och elektriska egenskaperna hos materialen, de upptäckte en korrelation mellan SWCNT -koncentration/viskositet/konduktivitet och kompositens beräkningsförmåga.

"Istället för att skapa kretsar från grupper av diskreta komponenter (transistorer i digital elektronik), vårt arbete tar ett slumpmässigt stört material och "tränar" sedan materialet för att producera en önskad effekt, "sade Mark K. Massey, forskningsassistent, School of Engineering and Computing Sciences vid Durham University.

Detta framväxande forskningsområde är känt som "evolution-in-materio, "en term som myntats av Julian Miller vid University of York i U.K. Vad exakt är det? Ett tvärvetenskapligt område blandar materialvetenskap, teknik och datavetenskap. Även om det fortfarande är i ett tidigt skede, konceptet har redan visat att genom att använda en metod som liknar naturlig utveckling, material kan utbildas för att efterlikna elektroniska kretsar - utan att behöva utforma materialstrukturen på ett specifikt sätt.

"Materialet vi använder i vårt arbete är en blandning av kolnanorör och polymer, som skapar en komplex elektrisk struktur, "förklarade Massey." När spänningar (stimuli) appliceras på punkterna i materialet, dess elektriska egenskaper ändras. När rätt signaler appliceras på materialet, det kan tränas eller "utvecklas" för att utföra en användbar funktion. "

Medan gruppen inte förväntar sig att se sin metod konkurrera med höghastighets kiseldatorer, det kan visa sig vara en kompletterande teknik. "Med mer forskning, det kan leda till nya tekniker för tillverkning av elektroniska enheter, "noterade han. Tillvägagångssättet kan hitta tillämpningar inom området" analog signalbehandling eller låg effekt, billiga enheter i framtiden. "

Utöver att följa den nuvarande metoden evolution-in-materio, nästa steg i gruppens forskning kommer att vara att undersöka utvecklande enheter som en del av materialframställningen "hardware-in-the-loop" -utvecklingen. "Detta spännande tillvägagångssätt kan leda till ytterligare förbättringar inom utvecklingsbar elektronik, sa Massey.