Ak sa počítačová technológia stále vyvíja rovnakou rýchlosťou ako dnes, doslova za desať rokov môžete počítať 1000-krát silnejšími. Pevné disky budú môcť ukladať viac informácií 10 000 krát. Je pravdepodobné, že tento prelom nebude viazaný na kremíkové čipy, ktoré už dosiahnu hranice svojich možností.
Lekcie z prírody
V snahe vytvoriť počítače s detailmi na molekulárnej úrovni vedci kopírujú povahu. Molekulárne zostavy sú hlavnou súčasťou tvorby nanočinných počítačov (biokomputery, molekulárne počítače). V súčasnej dobe je počítačová technológia ovládaná "downstreamovým" prístupom, ktorý zahŕňa odstránenie nepotrebného materiálu z veľkých objektov. Napríklad pri vytváraní kremíkových čipov sa používa litografia. Táto technika však neumožňuje zmenšiť elektronické komponenty na veľkosť atómu.
Preto, aby sa získali rýchlejšie a výkonnejšie počítače zajtrajška, vedci sa obrátili na prístup "zdola nahor". Je založená na zostave molekulárnych štruktúr. Táto myšlienka bola prevzatá z prírody, ktorá pri vytváraní molekúl nukleovej kyseliny využíva rôzne stavebné bloky. Proces toku nezávislého zhromaždenia molekúl bude podmienený nasledujúcimi podmienkami:
Históriatvorba počítačov založených na molekulárnych parametroch
V roku 1974 študent Marc Ratner a jeho nadriadený Aryeh Avyram informovaní o možnostiach miniaturizácia elektronických súčiastok k veľkosti molekuly. Aviram navrhol revolučnú myšlienku nahradiť kremíkové tranzistory a diódy s jednotlivými organickými molekulami.
Bolo teoreticky popísaný východiskový bod pre tento vedeckej revolúcie "molekulárnej usmerňovače". Na základe názvu je toto zariadenie navrhnuté tak, aby konvertovalo AC na konštantu. Ale predstava Ratner a Avyrama spočiatku nenašiel dostatočnú podporu a potopil do zabudnutia. Len pár rokov na začiatku 80. rokov malá skupina vedcov zapojených do svojich miest a začal ich realizovať. V tejto dobe sa narodila molekulárna elektronika.
Fáza molekulárnej elektronike
Od svojho vzniku, najvýznamnejšie objavy v molekulárnej počítače sú charakterizované v troch obdobiach: 1974 (počiatku), 80. rokov minulého storočia (štúdia zotavenie), na začiatku 2000s 21 (séria prelomov a vynálezov). V roku 2015, rýchly rast v tejto oblasti je o niečo pomalší, že nie je naznačuje, že v blízkej budúcnosti kremíka bude tlačený molekulárnej zložky. Ktoré vlastnosti molekulových počítačov umožnia dosiahnuť nové technológie? Odpoveď na túto otázku leží na povrchu. V prvom rade ide o významné zníženie veľkosti, zvýšenie rýchlosti a rozšírenie pamäte.
Podstata revolúcieAviram a Ratner
Molekula sa má považovať za polovodičovú diódu. Jedna časť pôsobí ako darca elektrónov a je analogická n-doméne diódy. Druhá časť pôsobí ako prijímač elektrónov a zodpovedá p-doméne diódy. Keď aplikácia napätie k okrajom molekuly, sa elektróny sa pohybujú z jedného konca na druhý. Použitie napätia s opačným znamienkom zabráni pohybu elektrónov. Na podporu svojej koncepcie navrhli americkí vedci model molekulárneho usmerňovača. Je to jedna molekula, ktorej jeden koniec preteká striedavý prúd, a v rámci iného - je konštantná. Napriek tomu, že tento návrh bol zverejnený v časopise Time, vedecká komunita v tom čase odhalila malý záujem. Až v druhej polovici 70. rokov minulého storočia, záujem o predmet zobrazené Chemist výskumné laboratóriá amerického námorníctva Forest Carter.
Zostavenie počítača pomocou molekulárnych technológií
Základom takmer ľubovoľného elektronického zariadenia je dnes súčasťou ako tranzistor. Počítačová technológia v nasledujúcich rokoch bude zameraná na znižovanie veľkosti tejto súčasti.
Tento obrázok ukazuje použitie molekúl klastrových generovať kvantování a kontrolovaný prietok poplatkov pri teplote miestnosti. Transistor má tri oblasti - základňu, zberač a žiarič. Keď prúd prúdi medzi kolektorom a žiaričom, tranzistor je otvorený. Napätie pôsobiace na základňu, zatiaľ čo prekračuje niektoré okrajovéhodnota. Keď je napätie nižšie ako prahová hodnota, tranzistor sa zatvorí. Pri vytváraní molekulárnych zariadení sa plánuje používať rovnaké princípy. Zariadenia postavené na molekulách, ako sú napríklad silikónové tranzistory, budú mať spínacie funkcie.
Logická brána od IBM
Molekulárny logický ventil sa skladá z dvoch molekúl naftalocyanínu, ktoré sú skenované špičkou nízkoteplotného snímacieho tunelového mikroskopu. Keď napäťový impulz prechádza z jedného konca molekuly na druhý, dva vodíkové atómy v susedných molekulách (ukázané v bielej farbe v strede molekuly) menia svoju pozíciu. V tomto prípade sa celá molekula presunie zo stavu "zapnutý" na "vypnutý". Toto zariadenie bude logická brána - jedna z hlavných komponent počítačových čipov a stavebný blok pre molekulárne počítače.
Rozsah molekulových zložiek
Blokové komplety našli svoju aplikáciu pri vytváraní obrazoviek. Najnovší vývoj v molekulárnej elektronike zahŕňa diódy vyžarujúce svetlo pozostávajúce z jednej molekuly a tranzistory na uhlíkových nanotrubkách, spojené s kremíkom v monolitickom integrovanom čipu. Vedci z Židovskej univerzity v Jeruzaleme boli pozvaní na vytvorenie nanočlánkov na báze molekulovej DNA. Bude to alternatíva k medeným drôtom. V Kolumbijskej univerzite v New Yorku bol vypočítaný koeficient rovnania diódy na samostatnej molekule - to bolo viac ako 200 krát.
Výskumníci na univerzite v Jyväskylä (Fínsko) vyvinuli molekulárnu pamäť počítača. Tento typ pamäte môže pamätať smer magnetického poľa počas dlhého časového obdobia po vypnutí pri extrémne nízkych teplotách. V budúcnosti tento objav zvýši kapacitu pevných diskov bez zvýšenia ich veľkosti.
Počítače budúcnosti
Napriek tomu, že v molekulárnej elektronike došlo k niekoľkým prelomom, fotografie molekulárneho počítača na internete nebudú nájdené. Je to preto, lebo takýto počítač ešte neexistuje. Ale v blízkej budúcnosti môžeme očakávať vynález molekulárnych počítačov. Patria k architektúre von Neumannovej, môžete si už teraz byť istí. Je to spôsobené tým, že molekuly by mali nahradiť elektronické komponenty a štruktúra počítača zostáva nezmenená.
