Mokslininkai naudoja DNR grafeno formavimui ateities tranzistoriams

graphene 2

Vis prognozuojama, kad artimiausias didelis skaičiuojamosios galios  šuolis  — kvantiniai kompiuteriai, tačiau realiai yra labiau tikėtina, kad jie — kitas artimiausias didelis šuolis . O dabar mes turime pritaikyti eksperimentinius kvantinius lustus konkretiems matematinių procesų interesams, tiesiog kurti lustus konkrečios problemos sprendimui; šiandienos silicio sprendimai tuoj pasieks savo galimybių ribą, gerokai iki to, kol mes galėsie nusipirkti Intel ar AMD naują plug-and- play kvantinį procesorių.

Mums reikia to, kas galėtų toliau tęsti vis augančią skaičiavimo galią laikotarpiu tarp ribinės silicio ir didžiosios Kvantinės pradžios. Vienas iš galimų sprendimų yra grafeno, medžiagos, kuri gali dramatiškai padidintų kompiuterio našumą, nekeičiant kompiuterių inžinerijos pagrindų.

graphene-1-640x353

Toli nuo  „kvantinio pasaulio liūno“ koncepcijos, grafeno procesorių mechanika „silicio kartai“ yra pakankamai pažįstama. Eksperimentiniai grafeno prietaisai jau „tiksi“ šimtais gigahercų ir apeina egzistuojantį medžiagos draustinės juostos nepakankamą, keliantį nepatogumus naudojant funkciją įjungimas- išjungimas. Pagrindinė problema, su grafeno procesoriais šiuo metu yra priversti juos veikti su neįtikėtinai mažo masto ypatybėmis, kurios suteikia grafenui stebuklingų savybių. Tai nėra lengva padaryti su vos kelių dešimčių atomų pločio, vieno atomo storio juosta ir su idealiai vienoda korio struktūra. Nepaisant kelerių metų intensyvių tyrimų, ant stalo vis dar yra tik preliminarūs sprendimai.

Šią savaitę Stanfordo universiteto mokslininkai išsamiai pateikė naują būdą gaminti grafeno juostelėms ir iš jų – veikiantiems grafeno tranzistoriams. Metodas panaudoja DNR, kaip matricą grafeno sintezei, o kai kurios apgalvotos cheminės gudrybės pateikia anglies atomus, kurie ir sukuria galutinį produktą.

Paprasta iš keturių bazių DNR organizacinė sistema leidžia mokslininkams greitai ir tiksliai sukurti savo pagrindinį grafeno šabloną. Jie panardina silicio plokštelę į tirpalą, praturtintą savo sukurtomis DNR grandinėmis, tada su molekuliniais įrankiais “ sušukuoja “  pagal kryptys ruožais juos tiesiai ir vienodai. Modelis tapo patogiu grafeno fiziniu pirmtaku, o apdorojimas vario druskos tirpalu paverčia DNR į naudingą cheminį prekursorių.

Grafenas yra vienas iš švariausių  įmanomų anglies medžiagų, homogeniškumo požiūriu – priartėjantis prie deimanto. Kaitinamos ir apdorojamos su paprastais angliavandeniliais – metanu, variu apdorotos DNR dvigubos spiralės gali paaukoti kai kuriuos savo anglies atomus, sukurdamos grynos anglies korio struktūrą. Ši nauja technologija yra vis dar ankstyvojoje stadijoje, sukurti pažeistas juosteles , kurios gali būti vadinamos “graphitic” dėl mažų mazgelių regionuose, nes nepaklūsta grafeno tobulum vientisumui.

graphene-2
Šis vertikaliai sukrautų grafeno sluoksnių tranzistoriaus modelis yra puikus – bet nenaudingas, jei mes to negalime padaryti greitai ir pigiai.

Vis dėlto produktai buvo pakankamai gryni, kad palaikytų faktinių grafeno tranzistorių kūrimą.  Grafeno tranzistoriai turi potencialą būti sumažinti daug daugiau, nei jų konkurentai silicio pagrindu, ir gali persijunginėti daug sparčiau, o energijos vartoja mažiau. Yra trys pagrindiniai reikalavimai , kaip pagerinti lusto technologija : turėti daugiau, greitesnių tranzistorių į esamą erdvę, nenaudojant jokios papildomos energijos. Pagrindinis kompiuterių inžinerijos tikslas  šiandien – patikimiau (ir pigiau ) sukurti aukštos kokybės lustus iš tobulai supakuoto grafeno vienetų .

Mokslininkai pažymi, kad šis metodas yra lengvai keičiamos apimties ir parengtas pritaikyti didelio masto gamybos technologijoms, kad galėtumėte pamatyti teorinį grafeno procesorių kainų diapazoną vartotojams. Išskyrus grafeno formavimą  šiomis priemonėmis, visi kiti laboratoriniai metodai čia yra gerai įvaldyti; panardinimas plokštelės ir užnešimas laukinės DNR daugelyje mokslo sričių yra banali technologija, nors gamybos pramonė, prisitaikydama prie DNA trapios prigimties, gali užtrukti šiek tiek laiko .

Jei norime prisiderinti prie istoriškai precedento neturinčio  pažangos greičio, mus ištikusio per pastaruosius penkiasdešimt metų ar panašiai , mes turime daug paprastesnį sprendimą nei kvantinio kompiuterio. Grafeno mikroschema gali suteikti tai – padidinti našumą, nesukrečiant jokių paradigmų, palaikydama mūsų didėjančius skaičiavimo poreikius, kur vis dar dirba pažįstama – vienetų ir nulių – kalba. 

Paruošta pagal : http://www.extremetech.com/extreme/165990-scientsists-use-dna-to-shape-graphene-into-the-transistor-of-the-future