Νανοτεχνολογία

Πώς η νανοτεχνολογία αλλάζει τον τρόπο που σχεδιάζουμε και κατασκευάζουμε υπολογιστές

Πώς η νανοτεχνολογία αλλάζει τον τρόπο που σχεδιάζουμε και κατασκευάζουμε υπολογιστές


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Η νανοτεχνολογία στον υπολογιστή γίνεται ολοένα και πιο εμφανής καθώς οι υπολογιστές συνεχίζουν να βελτιστοποιούνται για μικρότερες και μικρότερες διαστάσεις.

Η νανοτεχνολογία συγκεκριμένα είναι η εφαρμογή «εξαιρετικά μικρών πραγμάτων» στην τεχνολογία, η οποία μπορεί να παρεκταθεί για να καλύψει οποιονδήποτε αριθμό τεχνολογιών που χρησιμοποιούν μέρη νανομέτρων σε πάχος.

Ολόκληρος ο τομέας της τεχνολογίας εξελίσσεται συνεχώς από τις τελευταίες τάσεις και τις τεχνολογικές εφευρέσεις και η νανοτεχνολογία υπόσχεται να κάνει τους υπολογιστές πιο γρήγορους, πιο ισχυρούς και να λειτουργούν ομαλότεροι σε μικρότερο συνολικό όγκο. Είναι ένας πολλά υποσχόμενος τομέας στον τομέα των υπολογιστών, αλλά για να κατανοήσουμε πόσο εξέχουσα θέση παίζει, πρώτα, πρέπει να κάνουμε ένα βήμα πίσω και να πάρουμε μια καλύτερη εικόνα για το τι ακριβώς είναι η νανοτεχνολογία.

Τι είναι η νανοτεχνολογία;

Οι ιδέες πίσω από τη νανοτεχνολογία χρονολογούνται αρχικά από έννοιες που πρότεινε ο φυσικός Richard Feynman. Μιλώντας στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια το 1959, άρχισε να περιγράφει διαδικασίες που θα επέτρεπαν στους επιστήμονες και τους μηχανικούς να ελέγχουν και να χειρίζονται μοναδικά άτομα και μόρια. Σε αυτή τη συζήτηση ο Feynman επινόησε για πρώτη φορά τον όρο «νανοτεχνολογία».

Δεν θα ήταν μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1980 όταν χρησιμοποιήθηκαν μικροσκόπια σάρωσης για να παρατηρηθούν μεμονωμένα άτομα, πόσο μάλλον η τεχνολογία για να το χειριστεί.

Σε τεχνική κλίμακα, η νανοτεχνολογία μπορεί να είναι λίγο δύσκολο να κατανοηθεί. Ένα νανόμετρο ισοδυναμεί με το ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου. Ακόμα κι αν αυτό, είναι λίγο δύσκολο να καταλάβουμε πόσο εντελώς μικρό είναι αυτό το μέγεθος. Για προοπτική, υπάρχουν 25,4 εκατομμύρια νανόμετρα σε μία ίντσα, και ίσως ακόμη μεγαλύτερη προοπτική, εάν ένα τυπικό μάρμαρο ήταν το μέγεθος ενός νανομέτρου, η γη θα ισοδυναμούσε με μόλις 1 μέτρο σε μέγεθος.

ΣΧΕΤΙΖΕΤΑΙ ΜΕ: Οι ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΙ ΕΞΟΥΣΙΟΔΟΤΟΥΝ ΝΕΟ ΜΕΤΑΜΕΡΙΚΟ ΠΟΥ ΕΧΕΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΦΩΤΙΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΙΚΑ

Η νανοτεχνολογία είναι μικρή. Η περισσότερη νανοτεχνολογία απαιτεί πολύ ισχυρά μικροσκόπια για ανάπτυξη και προβολή, δεδομένου ότι οι πραγματικές δομές είναι το ισοδύναμο μέγεθος των ατόμων.

Τα εργαλεία που χρησιμοποιούνται στον χώρο της νανοτεχνολογίας είναι το μικροσκόπιο σήραγγας σάρωσης ή STM και το μικροσκόπιο ατομικής δύναμης ή AFM. Μέσω αυτών των δύο τύπων μικροσκοπίων έχει σχηματιστεί μεγάλο μέρος του τομέα της νανοτεχνολογίας.

Ένα ενδιαφέρον γεγονός για την ιστορία της νανοτεχνολογίας είναι ότι χρησιμοποιείται τεχνικά για χιλιάδες χρόνια. Πίσω στις πρώτες μέρες της δημιουργίας βιτρό, σωματίδια χρυσού και αργύρου προστέθηκαν στο μείγμα γυαλιού για να αλλάξουν τα χρώματα του γυαλιού. Λίγοι γνώριζαν οι γυαλί smiths εκείνη την εποχή, αλλά αυτή η προσθήκη άλλαζε στην πραγματικότητα τη μοριακή δομή του γυαλιού, όχι μόνο το χρώμα.

Πώς η νανοτεχνολογία αλλάζει τον υπολογιστή

Προχωρώντας στη νανοτεχνολογία στον τομέα των υπολογιστών, μπορούμε να αρχίσουμε να αναπτύσσουμε μια καλύτερη αντίληψη για το πόσο εξέχουσα είναι η τεχνολογία στο χώρο.

Οι νανοσωλήνες άνθρακα είναι μια τεχνολογία που βοηθά στην ανάπτυξη μικρότερων και ταχύτερων σχεδίων τρανζίστορ, κυρίως στα χέρια της IBM. Η IBM αναπτύσσει αυτά τα τρανζίστορ νανοσωλήνων άνθρακα για να δοκιμάσει και να αποτρέψει την απαξίωση των τρανζίστορ με βάση το πυρίτιο. Μετά το 2020, φέτος, είναι θεωρητικό ότι τα τρανζίστορ πυριτίου θα έχουν φτάσει στο φυσικό τους όριο για βελτιστοποίηση. Τα τρανζίστορ που βασίζονται σε νανοσωλήνες άνθρακα, από την άλλη πλευρά, θα παρέχουν μια αντικατάσταση που συνεχίζει να βελτιστοποιείται.

Ένα μεγάλο μέρος του στόχου πίσω από αυτήν την ώθηση για τη δημιουργία μικρότερων και μικρότερων τρανζίστορ για υπολογιστές είναι να συμβαδίζει με τον Νόμο του Moore. Αυτός ο νόμος, ή περισσότερες προβλέψεις, είναι αυτός που δηλώνει ότι ο αριθμός των τρανζίστορ που μπορούν να συσκευαστούν σε ένα κύκλωμα ενός δεδομένου μεγέθους θα διπλασιαστεί κάθε δύο χρόνια.

ΣΧΕΤΙΖΕΤΑΙ ΜΕ: Οι επιστήμονες δημιούργησαν ρομπότ DNA που θα μπορούσαν μια μέρα να παραδώσουν φάρμακο μέσα στο σώμα σας

Αν συμβαδίζουμε με αυτό θα σήμαινε ότι μέχρι το τέλος του τρέχοντος έτους, οι μηχανικοί θα πρέπει να είναι σε θέση να δημιουργήσουν δομές τρανζίστορ μικρότερες από 5 νανόμετρα.

Ένα από τα μεγαλύτερα ζητήματα με τα τρανζίστορ νανοσωλήνων άνθρακα είναι ότι, ενώ οι ερευνητές είναι σε θέση να τα καταστήσουν απίστευτα μικρά, η απόδοσή τους ως τρανζίστορ είναι χαμηλότερη από εκείνη των τρανζίστορ πυριτίου. Ωστόσο, οι ερευνητές πλησιάζουν γρήγορα λύσεις για να ξεπεράσουν αυτό το ζήτημα. Οι επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν-Μάντισον αναπτύσσουν τρανζίστορ νανοσωλήνων άνθρακα ικανά να ξεπεράσουν αυτά του πυριτίου. Στην πραγματικότητα, η δοκιμαστική τους απόδοση ήταν 1,9 φορές υψηλότερη από τα τρανζίστορ πυριτίου.

Εάν είναι επεκτάσιμο και διπλότυπο, αυτό θα σηματοδοτήσει μια από τις πιο σημαντικές εξελίξεις στον πρακτικό σχεδιασμό τρανζίστορ τις τελευταίες δεκαετίες. Όλα στα χέρια της νανοτεχνολογίας.

Κορυφαίοι ερευνητές στον τομέα θεωρούν ότι τα τρανζίστορ νανοσωλήνων άνθρακα πρέπει να είναι σε θέση να λειτουργούν με 5 φορές την ταχύτητα και 5 φορές λιγότερη ενέργεια από τα τρανζίστορ πυριτίου. Ωστόσο, αυτό είναι σε ένα ιδανικό σενάριο. Το πραγματικό ζήτημα σε αυτόν τον τομέα της νανοτεχνολογίας υπολογιστών είναι στην πραγματικότητα η κατασκευή και η απομόνωση των τρανζίστορ νανοσωλήνων άνθρακα.

Είναι πολύ δύσκολο να απομονωθούν νανοσωλήνες καθαρού άνθρακα για χρήση σε τρανζίστορ. Οι ακαθαρσίες σε οποιοδήποτε κομμάτι του νανοσωλήνα κάνουν ουσιαστικά το τρανζίστορ άχρηστο.

Όπως μπορείτε να δείτε από αυτήν την ματιά στην ανάπτυξη της νανοτεχνολογίας στον τομέα των νανοσωλήνων άνθρακα, τίποτα δεν είναι εύκολο όταν εργάζεστε σε μια τόσο μειωμένη κλίμακα.

Στο πεδίο της επιστήμης των υπολογιστών, η νανοτεχνολογία αξιολογείται επίσης ως καλύτερος τρόπος μεταφοράς δεδομένων. Μακριά από τα φυσικά νανο-συσκευές, οι φυσικοί ερευνούν χρησιμοποιώντας κάτι γνωστό ως νανοφωτονική. Αυτό θα μεταδίδει οπτικά σήματα νανο-μεγέθους για κωδικοποίηση και αποκωδικοποίηση δεδομένων.

ΣΧΕΤΙΖΕΤΑΙ ΜΕ: Οι επιστήμονες παράγουν μικροσκοπικό αντίγραφο του MONA LISA που χρησιμοποιεί DNA σκέλη

Συνολικά όμως, η νανοτεχνολογία έχει και θα διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στην προώθηση της επιστήμης των υπολογιστών και της ανάπτυξης των υπολογιστών. Με τις συνεχώς αυξανόμενες ικανότητες ανθρωπιστικών επιστημών να δημιουργούν και να παρακολουθούν πτυχές του κόσμου σε κλίμακα νανομέτρων, δεν υπάρχει αμφιβολία ότι το μέλλον της σύγχρονης πληροφορικής και το μέλλον της σύγχρονης τεχνολογίας είναι στην πραγματικότητα νανοτεχνολογία.


Δες το βίντεο: Can you really tell if a kid is lying? Kang Lee (Ιανουάριος 2023).