Ingenieurs en wetenschappers die samenwerken aan de Harvard University en de MITER Corporation hebben 's werelds eerste programmeerbare nanoprocessor ontwikkeld en gedemonstreerd.

Het baanbrekende prototype computersysteem, beschreven in een artikel dat vandaag in het tijdschrift verschijnt Natuur , vertegenwoordigt een belangrijke stap voorwaarts in de complexiteit van computercircuits die kunnen worden samengesteld uit gesynthetiseerde componenten op nanometerschaal.

Het is ook een vooruitgang omdat deze ultrakleine nanocircuits elektronisch kunnen worden geprogrammeerd om een ​​aantal elementaire rekenkundige en logische functies uit te voeren.

"Dit werk vertegenwoordigt een kwantumsprong voorwaarts in de complexiteit en functie van circuits die van onderaf zijn opgebouwd, en laat zo zien dat dit bottom-up paradigma, die verschilt van de manier waarop commerciële circuits tegenwoordig worden gebouwd, nanoprocessors en andere geïntegreerde systemen van de toekomst kunnen opleveren, " zegt hoofdonderzoeker Charles M. Lieber, die een gezamenlijke aanstelling heeft bij Harvard's Department of Chemistry and Chemical Biology en School of Engineering and Applied Sciences.

Het werk werd mogelijk gemaakt door vooruitgang in het ontwerp en de synthese van nanodraad-bouwstenen. Deze nanodraadcomponenten demonstreren nu de reproduceerbaarheid die nodig is om functionele elektronische circuits te bouwen, en ook met een omvang en materiaalcomplexiteit die moeilijk te bereiken zijn met traditionele top-downbenaderingen.

Bovendien, de betegelde architectuur is volledig schaalbaar, waardoor de assemblage van veel grotere en steeds functionelere nanoprocessors mogelijk is.

"De afgelopen 10 tot 15 jaar onderzoekers die werken met nanodraden, koolstof nanobuisjes, en andere nanostructuren hebben geworsteld om alles behalve de meest elementaire circuits te bouwen, grotendeels te wijten aan variaties in eigenschappen van individuele nanostructuren, " zegt Lieber, de Mark Hyman hoogleraar scheikunde. "We hebben aangetoond dat deze beperking nu kan worden overwonnen en zijn enthousiast over de vooruitzichten om het bottom-up paradigma van de biologie te benutten bij het bouwen van toekomstige elektronica."

Een bijkomend kenmerk van de vooruitgang is dat de circuits in de nanoprocessor werken met zeer weinig stroom, zelfs rekening houdend met hun minuscule grootte, omdat hun component nanodraden transistorschakelaars bevatten die "niet-vluchtig" zijn.

Dit betekent dat, in tegenstelling tot transistors in conventionele microcomputercircuits, zodra de nanodraadtransistors zijn geprogrammeerd, ze vereisen geen extra uitgaven aan elektrische stroom voor het behoud van het geheugen.

"Vanwege hun zeer kleine formaat en zeer lage stroomvereisten, deze nieuwe nanoprocessorcircuits zijn bouwstenen die een geheel nieuwe klasse van veel kleinere, lichtere elektronische sensoren en consumentenelektronica, " zegt co-auteur Shamik Das, de hoofdingenieur in de Nanosystems Group van MITRE.

"Deze nieuwe nanoprocessor vertegenwoordigt een belangrijke mijlpaal in de richting van het realiseren van de visie van een nanocomputer die meer dan 50 jaar geleden voor het eerst werd geformuleerd door natuurkundige Richard Feynman, " zegt James Ellenbogen, een hoofdwetenschapper bij MITRE.