Як можна замінити кремній на вуглець в комп’ютерах майбутнього
Дослідники в галузі фізики та хімії створили інноваційну систему для комп’ютерів майбутнього, яка здатна працювати на вуглецевій основі, без використання кремнію. До переваг такого комп’ютера, в складі якого знаходяться нові транзистори, можна віднести: високий рівень продуктивності. Конструкційні подібні системи для обчислень істотно відрізняються від подібних, звичних кремнієвих.
Як буде працювати вуглецевий комп’ютер майбутнього
Інженер Ерік Джонсон, що працює в Школі інженерних, комп’ютерних наук при Університеті Техасу, створив унікальну комп’ютерну систему, що працює на вуглецевій основі, він вважає, що в недалекому майбутньому вуглець здатний замінити кремнієві транзистори, які зараз працюють в сучасних гаджетах. Варто зазначити, що більшу частину досліджень і експериментів розробив і провів професор комп’ютерних та електричних технологій доктор Джозеф Фрідман, ще за часів докторантури Північно-Західного Університету. В результаті дослідницької діяльності і з’явилася, що називається, на папері, система комп’ютера, яка базується на використанні вуглецю в логіці комп’ютера. Сам професор абсолютно впевнений: подібні комп’ютерні системи стануть значно менше, ніж нинішні, в основу яких входять кремнієві транзистори.
Сьогоднішні електронні гаджети працюють на транзисторах – крихітних кремнієвих структурах, які дають можливість електронам, які заряджені негативно, формувати електрострум, проходячи крізь кремній. Транзистор – це свого роду свитч (перемикач), що вмикає і вимикає токопровід. Крім здібностей проводити електрозаряд, електрони також намагнічені, звані спіном. Для того, щоб створити нові класи транзисторів для сучасних девайсів, інженери-фізики уважно вивчають можливості застосування спінив електронів. Даний напрямок в науці отримало назву спінтроніка або спінова електроніка.
Спінтронний вуглецевий свитч, як припускає Джозеф Фрідман, повинен функціонувати як логічний шлюз, працювати він буде на основі принципу електромагніта – заряд електрики, при проходженні через дроти, створює електромагнітне поле, що охоплює даний провід. При цьому магнітне поле, що оточує двомірну вуглецеву стрічку (графенову нанострічках), здатне впливати на електрострум, який йде крізь стрічку. Кремнієві транзистори, які знаходяться в наших комп’ютерах, не здатні зробити цей феномен, тому, що їх з’єднання відбувається за допомогою дротів: вихід одного транзистора пов’язаний з входом в наступний провід, тобто, каскадне з’єднання.
Конструкція спінтронних мікросхем майбутнього
Конструкція, яку запропонував Джозеф Фрідман – це електрони, які проходять крізь нанотрубку з вуглецю, здатні створювати магнітні поля. Ці поля мають певний вплив на токопровід в нанострічках з графена, таким чином, забезпечується не фізичне з’єднання каскадних логічних шлюзів. У зв’язку з тим, що графенові наноленти взаємодіють між собою не фізичним рухом електронів, а за допомогою магнітних хвиль, професор вважає, що швидкість при такій взаємодії буде значно і набагато вище, з’явиться можливість вести тактову частоту в терагерц. Також, що важливо для майбутніх девайсів: вуглецеві «деталі» матимуть менший розмір, ніж нинішні, кремнієві, просто виходячи з властивостей кремнію і вуглецю.
Необхідно особливо відзначити для любителів нових розробок і ультрасучасних девайсів – створена на сьогодні лише одна комп’ютерна система, але дослідження тривають і поки ще, на жаль, знаходяться на стадії «малюнок на шкільній дошці». Але робота триває, і сподіваємося, що скоро нам буде представлений працюючий прототип званий зараз вуглецева каскадна спінтронна комп’ютерна система. На цей момент над нею продовжують працювати в лабораторії «NanoSpinCompute» (Даллас, Техас).
