Forskare vid Northwestern University har utvecklat ett nytt nanomaterial som kan "styra" elektriska strömmar. Utvecklingen kan leda till en dator som helt enkelt kan omkonfigurera sina interna ledningar och bli en helt annan enhet, baserat på förändrade behov.
Eftersom elektroniska enheter byggs mindre och mindre, materialen från vilka kretsarna är konstruerade börjar förlora sina egenskaper och börjar styras av kvantmekaniska fenomen. Att nå denna fysiska barriär, många forskare har börjat bygga kretsar i flera dimensioner, som att stapla komponenter ovanpå varandra.
Teamet i nordvästra har tagit en helt annan inställning. De har tillverkat omkonfigurerbara elektroniska material:material som kan omorganisera sig för att möta olika beräkningsbehov vid olika tidpunkter.
"Vår nya styrteknik gör det möjligt att styra strömflödet genom ett stycke kontinuerligt material, "sa Bartosz A. Grzybowski, som ledde forskningen. "Som att omdirigera en flod, strömmar av elektroner kan styras i flera riktningar genom ett block av materialet - till och med flera strömmar som flyter i motsatta riktningar samtidigt. "
Grzybowski är professor i kemisk och biologisk teknik vid McCormick School of Engineering and Applied Science och professor i kemi vid Weinberg College of Arts and Sciences.
Det nordvästra materialet kombinerar olika aspekter av kisel- och polymerbaserad elektronik för att skapa en ny klassificering av elektroniska material:nanopartikelbaserad elektronik.
Studien, där författarna rapporterar att de gör preliminära elektroniska komponenter med hybridmaterialet, kommer att publiceras online den 16 oktober av tidningen Naturnanoteknik . Forskningen kommer också att publiceras som omslagsberättelse i tidskriftens novembernummer.
"Förutom att fungera som tredimensionella broar mellan befintlig teknik, det nya materialets reversibla karaktär kan tillåta en dator att omdirigera och anpassa sin egen krets till vad som krävs vid ett visst ögonblick, "sa David A. Walker, en författare till studien och en doktorand i Grzybowskis forskargrupp.
Tänk dig en enda enhet som omkonfigurerar sig själv till ett motstånd, en likriktare, en diod och en transistor baserad på signaler från en dator. Den flerdimensionella kretsen kan omkonfigureras till nya elektroniska kretsar med hjälp av en varierad ingångssekvens av elektriska pulser.
Hybridmaterialet består av elektriskt ledande partiklar, var fem nanometer i bredd, belagd med en speciellt positivt laddad kemikalie. (En nanometer är en miljarddels meter.) Partiklarna omges av ett hav av negativt laddade atomer som balanserar ut de positiva laddningarna som är fixerade på partiklarna. Genom att applicera en elektrisk laddning över materialet, de små negativa atomerna kan flyttas och omkonfigureras, men de relativt större positiva partiklarna kan inte röra sig.
Genom att flytta detta hav av negativa atomer runt materialet, regioner med låg och hög konduktans kan moduleras; resultatet är skapandet av en riktad väg som gör att elektroner kan flöda genom materialet. Gamla vägar kan raderas och nya vägar skapas genom att trycka och dra i havet av negativa atomer. Mer komplexa elektriska komponenter, såsom dioder och transistorer, kan göras när flera typer av nanopartiklar används.
