Por primera vez, los investigadores realizaron operaciones lógicas, la base de la computación, con un dispositivo químico que utiliza campos eléctricos y luz ultravioleta. El dispositivo y los métodos pioneros utilizados abren posibilidades de investigación, incluida la computadora de bajo consumo y alto rendimientopapas fritas.
Las computadoras necesitan una actualización. Desde relojes inteligentes hasta centros de datos, todas las computadoras tienen componentes similares, incluidos procesadores y memoria. Estos chips semiconductores comprenden minúsculos transistores electrónicos en camas de silicio. Estos dispositivos no pueden hacerse mucho más pequeños debido a cómo se comporta la materiaa la escala cuántica se están acercando. Por esta razón y más, los ingenieros diseñan nuevas formas y materiales para realizar funciones lógicas y de memoria.
El estudiante de doctorado Keiichi Yano, el profesor Yoshimitsu Itoh y el profesor Takuzo Aida del Departamento de Química y Biotecnología de la Universidad de Tokio y su equipo desarrollaron un dispositivo que demuestra funciones útiles para la computación. Las computadoras convencionales usan carga eléctrica para representar dígitos binarios 1'sy 0, pero el dispositivo de los ingenieros utiliza campos eléctricos y luz UV. Estos permiten una operación de menor potencia y crean menos calor que la lógica basada en la carga eléctrica.
El dispositivo también es muy diferente de los chips semiconductores actuales, ya que es de naturaleza química, y es esta propiedad la que da lugar a su utilidad potencial en el futuro de la computación. No es solo el beneficio de potencia y calor; este dispositivo podría fabricarsebarato y fácil también. El dispositivo presenta moléculas en forma de disco y varilla que se autoensamblan en forma de escalera de caracol llamada cristales líquidos columnares CLC en las condiciones adecuadas.
"Una cosa que me encanta de crear un dispositivo usando química es que se trata menos de 'construir' algo; en cambio, es más parecido a 'hacer crecer' algo", dice Itoh. "Con delicada precisión, convencemos a nuestros compuestos para que formen diferentes formascon diferentes funciones. Piense en ello como programación con química "
Antes de que comience una operación lógica, los investigadores intercalan una muestra de CLC entre dos placas de vidrio cubiertas de electrodos. La luz que está polarizada, siempre vibra en un solo plano, pasa a través de la muestra a un detector en el otro lado.
En el estado predeterminado de la muestra, los CLC existen en un estado orientado aleatoriamente que permite que la luz llegue al detector. Cuando el campo eléctrico o la luz UV se enciende y apaga individualmente, la salida detectada permanece igual. Pero cuando elel campo eléctrico y la luz UV se encienden juntos y luego se apagan nuevamente después de aproximadamente un segundo, los CLC se alinean de una manera que bloquea el detector de la luz.
Si los estados de "salida" de luz y oscuridad, y los estados de "entrada" del campo eléctrico y la luz UV son todos dígitos binarios asignados para identificarlos, entonces el proceso ha realizado efectivamente lo que se llama una función lógica Y -todas las entradas a la función deben ser "1" para que la salida sea "1."
"La función AND es una de varias funciones lógicas fundamentales, pero la más importante para el cálculo es la función NOT-AND o NAND. Esta es una de varias áreas para futuras investigaciones", explica Yano. "También deseamos aumentarla velocidad y la densidad de los CLC para que sean más prácticos de usar. Me fascina cómo las moléculas de autoensamblaje como las que usamos para hacer que los CLC generen fenómenos como las funciones lógicas ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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