تراشه کامپیوتری که در محیط سیال کار می‌کند

تاریخ : ۱۸ تیر ۱۳۹۷

تعداد بازدید : ۲۰۰

0 امتیاز از 0 رای
نسخه چاپی
موضوعات :

محققان NIST روشی برای انجام محاسبات در محیط سیال ابداع کردند. در این روش از گرافن دارای حفره استفاده شده که یون‌ها از میان حفره به صورت کنترل شده عبور می کنند. این پروژه مسیر ساخت تراشه مبتنی بر محیط سیال را هموار می‌کند.

محققان آمریکایی موسسه  ملی فناوری و استاندارد (NIST) نشان دادند که می‌توان عملیات محاسبات منطقی را در محیط سیال انجام داد. نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای در نشریه ACS Nano به چاپ رسیده است.

در این مقاله محققان نشان دادند که در محیط سیالی که یون‌های به دام افتاده در گرافن حضور دارند می‌توان محاسبات منطقی انجام داد.

ایده انجام محاسبات در محیط سیال چند دهه است که مطرح شده اما این راهبرد نیاز به مواد بسیار کم و اجزاء نرمی دارد. از این رو محققان این پروژه از ترانزیستورهای مبتنی بر یون استفاده کردند که بسیار ساده‌تر از ایده‌های قبلی است. در این روش یک فیلم نازک درون سیال معلق شده و به عنوان نیمه‌هادی سیلیکونی حالت جامد استفاده می‌شود. این فیلم با تغییر سطح ولتاژ سوئیچ می‌کند که این کار شبیه تغییر غلظت نمک در بدن است.

شبیه‌سازی دینامیک انجام شده مبتنی بر ورق گرافنی با ضخامت  5.5 تا 6.4 نانومتر است که حفره‌هایی در آن قرار دارد. این حفره‌ها شبیه دام برای یون‌های فلزی عمل می‌کند.

گرافن درون محلول آبی حاوی کلرید پتاسیم معلق می‌شود. وجود یون‌های پتاسیم موجب می‌شود تا یون‌های اضافی از طریق حفره‌ها به محل دیگری منتقل نشود. به دام افتادن و نفوذ می‌تواند از طریق اعمال ولتاژ انجام شود که این کار موجب انجام عملیات منطقی شده و صفر و یک ایجاد شود.

یون‌های به دام افتاده می‌تواند سد الکتریکی در اطراف غشاء ایجاد کند. یک نانومتر دورتر از غشاء، این میدان الکتریکی سد را بزرگتر می‌کند و انرژی مورد نیاز برای عبور یون تا 30 میلی ولت بالاتر از خود غشاء خواهد رسید. با اعمال ولتاژ به کمتر از میزان 150 میلی ولت، نفوذ متوقف می‌شود.

در ولتاژهای پایین، غشاء با یون‌های به دام افتاده بلوک می‌شود در حالی که فرایند  جدا کردن یون‌های شل از یون‌های دام توسط سد الکتریکی متوقف می‌شود. نفوذ غشاء در ولتاژ 300 میلی ولت سوئیچ می‌شود. با افزایش ولتاژ، احتمال شل شدن یون‌های به‌دام افتاده افزایش می یابد.

منبع : http://www.xinhuanet.com/english/2018-07/01/c_137292496.htm

نظر شما