Tutkijat ovat ensimmäistä kertaa suorittaneet logiikkaoperaatioita kemiallisten rakenteiden avulla, käyttäen apuna sähkökenttiä ja ultraviolettivaloa. Perinteiset tietokoneet käyttävät sähköistä varausta edustamaan binäärilukuja (1 ja 0), mutta Tokion yliopiston kemian ja biotekniikan ja RIKEN-tutkimuslaitoksen tutkijoiden kehittämä rakenne hyödyntää sähkökenttiä ja UV-valoa.
Tämä mahdollistaa pienemmän tehonkulutuksen. Rakenne myös tuottaa vähemmän lämpöä kuin sähkövaraukseen perustuva logiikka. Laite eroaa huomattavasti nykyisistä puolijohdesiruista, koska se on luonteeltaan kemiallinen, ja tämä ominaisuus tuottaa sen mahdollisen hyödyllisen laskennan tulevaisuudessa. Se ei ole vain energian ja lämmön hyöty, sillä laite voitaisiin myös valmistaa edullisesti ja helposti.
Rakenteessa on levyn- ja tangonmuotoisia molekyylejä, jotka koostuvat sopivissa olosuhteissa itsestään spiraaliportaiden muotoisiksi pylväiksi, joita kutsutaan pylväsmäisiksi nestekiteiksi (CLC).
Ennen logiikkaoperaation aloittamista tutkijat keräävät CLC-näytteet kahden elektrodeilla peitetyn lasilevyn väliin. Polarisoitu valo, joka värähtelee aina yhdessä tasossa, kulkee näytteen läpi toisella puolella olevaan ilmaisimeen.
Näytteen oletustilassa pylväsnestekiteet ovat satunnaisesti orientoituneessa tilassa, joka sallii valon pääsyn ilmaisimeen. Kun joko sähkökenttä tai UV-valo kytketään erikseen ”on” ja sitten ”off,” havaittu lähtö pysyy samana. Mutta kun sähkökenttä ja UV-valo kytkeytyvät yhdessä ja sitten pois päältä noin sekunnin kuluttua, CLC:t muodostuvat yhteen tavalla, joka ei päästä valoa ilmaisimelle.
Kun valon ja pimeyden "ulostulo" -tilat sekä sähkökentän ja UV-valon "tulo" -tilat tunnistetaan binääriluvuiksi, prosessi on suorittanut tehokkaasti loogisen AND-funktion.
- AND-toiminto on yksi useista peruslogiikkatoiminnoista, mutta tärkein laskennassa on NOT-AND tai NAND-toiminto. Tämä on yksi monista jatkotutkimuksen aloista. Haluamme myös lisätä CLC:iden nopeutta ja tiheyttä, jotta ne olisivat käytännöllisempiä. On kiehtovaa, miten itsestään koottavat molekyylit, kuten sellaiset, joita käytämme CLC-yhdisteiden valmistamiseksi, tuottavat loogisia toimintoja, selvittää työn jatkovaiheita tohtorikoulutettava Keiichi Yano.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 28.1.2019
ETNdigi 2/2024 -lehti käsittelee laajasti elektroniikka-alan innovaatioita, erityisesti sulautettuja järjestelmiä ja kehittyvää tekoälyä. Lehdessä esitellään esimerkiksi LUMI-supertietokoneen roolia tekoälymallien kehittämisessä Suomessa. Uutiskattauksen lisäksi mukana on useita syvemmälle eri tekniikoihin sukeltavia artikkeleita.
NordPass on julkaissut kuudetta kertaa vuotuisen 200 yleisintä salasanaa -tutkimuksensa, joka paljastaa kansainvälisesti suositut salasanat sekä 44 eri maan salasanat. Maailmalla yleisin salasana on nerokas ”123456” ja Suomen yleisimpänä jatkaa kestosuosikki ”qwerty123”.
Tulevaisuuden autot nojaavat yhä tiukemmin nopeaan datansiirtoon. Tämän dataväylän pitää perustua standardiin. Sellainen on PCIe-väylä, kertoo Microchip.