Ingenjörer och forskare som samarbetar vid Harvard University och MITER Corporation har utvecklat och demonstrerat världens första programmerbara nanoprocessor.

Det banbrytande prototypdatorsystemet, beskrivs i en tidning som visas idag i tidskriften Natur , representerar ett betydande steg framåt i komplexiteten hos datorkretsar som kan sättas ihop av syntetiserade komponenter i nanometerskala.

Det är också ett framsteg eftersom dessa ultrasmå nanokretsar kan programmeras elektroniskt för att utföra ett antal grundläggande aritmetiska och logiska funktioner.

"Detta arbete representerar ett kvanthopp framåt i komplexiteten och funktionen hos kretsar byggda nerifrån och upp, och visar därmed att detta nedifrån-och-upp-paradigm, vilket skiljer sig från hur kommersiella kretsar byggs idag, kan ge nanoprocessorer och andra framtida integrerade system, " säger chefsutredaren Charles M. Lieber, som har en gemensam anställning vid Harvards institution för kemi och kemisk biologi och School of Engineering and Applied Sciences.

Arbetet möjliggjordes av framsteg inom design och syntes av nanotrådsbyggstenar. Dessa nanotrådskomponenter visar nu den reproducerbarhet som krävs för att bygga funktionella elektroniska kretsar, och gör det även i en storlek och materialkomplexitet som är svåra att uppnå med traditionella uppifrån-och-ned-metoder.

Dessutom, den kaklade arkitekturen är fullt skalbar, möjliggör montering av mycket större och allt mer funktionella nanoprocessorer.

"Under de senaste 10 till 15 åren, forskare som arbetar med nanotrådar, kolnanorör, och andra nanostrukturer har kämpat för att bygga alla utom de mest grundläggande kretsarna, till stor del beroende på variationer i egenskaper hos individuella nanostrukturer, säger Lieber, Mark Hyman professor i kemi. "Vi har visat att denna begränsning nu kan övervinnas och är glada över möjligheterna att utnyttja biologins bottom-up-paradigm för att bygga framtida elektronik."

En ytterligare egenskap hos avancemang är att kretsarna i nanoprocessorn använder väldigt lite ström, även med tanke på deras ringa storlek, eftersom deras nanotrådar innehåller transistoromkopplare som är "icke-flyktiga".

Detta innebär att till skillnad från transistorer i konventionella mikrodatorkretsar, när nanotrådstransistorerna är programmerade, de kräver inga extra utgifter för elektrisk kraft för att upprätthålla minne.

"På grund av deras mycket små storlek och mycket låga energikrav, dessa nya nanoprocessorkretsar är byggstenar som kan styra och möjliggöra en helt ny klass av mycket mindre, lättare elektroniska sensorer och hemelektronik, " säger medförfattaren Shamik Das, ledande ingenjör i MITREs Nanosystems Group.

"Denna nya nanoprocessor representerar en viktig milstolpe mot att förverkliga visionen om en nanodator som först artikulerades för mer än 50 år sedan av fysikern Richard Feynman, "säger James Ellenbogen, en chefsforskare vid MITRE.