Ερευνητές δημιούργησαν υπολογιστή από νανοσωλήνες άνθρακα!

Πάνω που λέγαμε για τη χρησιμότητα των νανοσωλήνων άνθρακα και την ανάγκη για φθηνή και γρήγορη παραγωγή σε μεγάλη κλίμακα, έρχεται η είδηση ότι επιστήμονες του Stanford University δημιούργησαν τον πρώτο στον κόσμο υπολογιστή από νανοσωλήνες άνθρακα! Όταν λέμε για υπολογιστή μη πάει ο νους σας σε αυτόν έχετε μπροστά σας αυτή τη στιγμή, αλλά για ένα βασικό chip που απoτελείται από transistors νανοσωλήνων άνθρακα αντί για πυρίτιο, με αποτέλεσμα να ανοίγεται ο δρόμος για τη δημιουργία μικρότερων, φθηνότερων, γρηγορότερων και ενεργειακά οικονομικότερων ηλεκτρονικών συσκευών, ξεπερνώντας παράλληλα τους φυσικούς περιορισμούς του πυριτίου. Σύμφωνα με τον καθηγητή Subhasish Mitra,
“Η κουβέντα για μια νέα εποχή ηλεκτρονικών από νανοσωλήνες άνθρακα αντί πυριτίου έχει ξεκινήσει εδώ και καιρό. Ωστόσο, μέχρι σήμερα έχουν παρουσιαστεί ελάχιστα ολοκληρωμένα ψηφιακά συστήματα αυτής της τεχνολογίας. Αυτή εδώ είναι η απόδειξη και δε μιλάμε απλά για το CNT computer (Carbon Nanotube Computer), αλλά για μια γενικότερη αλλαγή κατεύθυνσης που μας δείχνει ότι μπορούμε να δημιουργήσουμε κάτι πραγματικό χρησιμοποιώντας τη νανοτεχνολογία, πέρα από το πυρίτιο”
Με αυτή την εξέλιξη, ανοίγεται ένα νέο ευρύ πεδίο έρευνας στον τομέα των ημιαγωγών, καθώς εδώ και δεκαετίες το κυρίαρχο υλικό για τη δημιουργία transistors είναι το πυρίτιο. Όχι ότι δεν δούλεψε μέχρι σήμερα, απλά η συνεχής σμίκρυνση των transistors πυριτίου για να χωρέσουν ολοένα και περισσότερα σε ένα μικρότερο chip είχε μεν ως αποτέλεσμα την αύξηση της υπολογιστικής δύναμης, αλλά παράλληλα αυξήθηκε η ενεργειακή κατανάλωση και η παραγωγή θερμότητας (γι’ αυτό καίει το laptop και το smartphone σου…).
Οι νανοσωλήνες άνθρακα φαντάζουν ιδανικοί για χρήση σε computer chips, αφού είναι ιδιαίτερα λεπτοί (σκεφτείτε ότι εκατοντάδες χιλιάδες μπορούν να χωρέσουν σε μια ανθρώπινη τρίχα) και απαιτείται ελάχιστη ενέργεια για το on/off του transistor. Παρόλα αυτά, δεν είναι όλα τόσο εύκολα και το κύριο ζήτημα αφορά την κατασκευή τους, όχι μόνο για την ποσότητα, αλλά και για την αναγκαιότητα να παράγονται σε ευθείες παράλληλες γραμμές χωρίς ατέλειες στη δομή τους. Ακόμη, ανάλογα με τη διαδικασία παραγωγής, ορισμένοι νανοσωλήνες συμπεριφέρονται ως αγώγιμα μεταλλικά καλώδια (αντί ημιαγώγιμα) και δεν μπορούν να λειτουργήσουν σε transistor (on/off). Με τον καιρό οι ερευνητές κατόρθωσαν να εξελίξουν τις τεχνικές για να παράγουν νανοσωλήνες άνθρακα σε ευθείες γραμμές με ποσοστό 99.5%, αλλά και πάλι το 0.5% είναι μεγάλο αν αναλογιστεί κανείς ότι ένα chip περιλαμβάνει δισεκατομμύρια νανοσωλήνες. Επομένως, είναι αναγκαίο να καμφθούν οι παραπάνω δυσκολίες και η ομάδα του Stanford έχει τη λύση, τουλάχιστον για το δικό της πρωτότυπο και βασικό chip. Συγκεκριμένα, έκλεισαν (off) όλους τους “καλούς” νανοσωλήνες και εφάρμοσαν τάση στο κύκλωμα με αποτέλεσμα όλο το ηλεκτρικό φορτίο να συσσωρευτεί στους μεταλλικούς νανοσωλήνες, οι οποίοι με τη σειρά τους υπερθερμάνθηκαν και εξαερώθηκαν. Για τους ατελείς μη-γραμμικούς νανοσωλήνες ανέπτυξαν έναν πανίσχυρο αλγόριθμο που χαρτογραφεί το κύκλωμα έτσι ώστε να λειτουργεί αγνοώντας την ύπαρξη τους.