Wetenschappers van de Northwestern University hebben een nieuw nanomateriaal ontwikkeld dat elektrische stromen kan 'sturen'. De ontwikkeling zou kunnen leiden tot een computer die eenvoudig zijn interne bedrading kan herconfigureren en een heel ander apparaat kan worden. gebaseerd op veranderende behoeften.

Omdat elektronische apparaten steeds kleiner worden gebouwd, de materialen waaruit de circuits zijn opgebouwd, beginnen hun eigenschappen te verliezen en worden gecontroleerd door kwantummechanische verschijnselen. Het bereiken van deze fysieke barrière, veel wetenschappers zijn begonnen met het bouwen van circuits in meerdere dimensies, zoals het op elkaar stapelen van componenten.

Het Northwestern-team heeft een fundamenteel andere benadering gekozen. Ze hebben herconfigureerbare elektronische materialen gemaakt:materialen die zichzelf kunnen herschikken om op verschillende tijdstippen aan verschillende computerbehoeften te voldoen.

"Onze nieuwe stuurtechnologie maakt het mogelijk om stroom door een stuk continu materiaal te sturen, " zei Bartosz A. Grzybowski, die het onderzoek leidde. "Als het omleiden van een rivier, elektronenstromen kunnen in meerdere richtingen worden gestuurd door een blok van het materiaal - zelfs meerdere stromen die tegelijkertijd in tegengestelde richtingen stromen."

Grzybowski is hoogleraar chemische en biologische technologie aan de McCormick School of Engineering and Applied Science en hoogleraar scheikunde aan het Weinberg College of Arts and Sciences.

Het Northwestern-materiaal combineert verschillende aspecten van op silicium en polymeer gebaseerde elektronica om een ​​nieuwe classificatie van elektronische materialen te creëren:op nanodeeltjes gebaseerde elektronica.

De studie, waarin de auteurs verslag uitbrengen over het maken van voorlopige elektronische componenten met het hybride materiaal, wordt op 16 oktober online gepubliceerd door het tijdschrift Natuur Nanotechnologie . Het onderzoek zal ook worden gepubliceerd als hoofdartikel in het novembernummer van het tijdschrift.

"Naast het optreden als driedimensionale bruggen tussen bestaande technologieën, de omkeerbare aard van dit nieuwe materiaal zou een computer in staat kunnen stellen om zijn eigen circuits om te leiden en aan te passen aan wat op een specifiek moment in de tijd nodig is, " zei David A. Walker, een auteur van de studie en een afgestudeerde student in de onderzoeksgroep van Grzybowski.

Stel je een enkel apparaat voor dat zichzelf herconfigureert tot een weerstand, een gelijkrichter, een diode en een transistor op basis van signalen van een computer. De multidimensionale schakelingen zouden opnieuw kunnen worden geconfigureerd in nieuwe elektronische schakelingen met behulp van een gevarieerde invoerreeks van elektrische pulsen.

Het hybride materiaal is samengesteld uit elektrisch geleidende deeltjes, elk vijf nanometer breed, gecoat met een speciale positief geladen chemische stof. (Een nanometer is een miljardste van een meter.) De deeltjes zijn omgeven door een zee van negatief geladen atomen die de positieve ladingen op de deeltjes in evenwicht houden. Door een elektrische lading over het materiaal aan te brengen, de kleine negatieve atomen kunnen worden verplaatst en opnieuw geconfigureerd, maar de relatief grotere positieve deeltjes kunnen niet bewegen.

Door deze zee van negatieve atomen rond het materiaal te bewegen, gebieden met lage en hoge geleiding kunnen worden gemoduleerd; het resultaat is het creëren van een gericht pad waardoor elektronen door het materiaal kunnen stromen. Oude paden kunnen worden gewist en nieuwe paden kunnen worden gecreëerd door de zee van negatieve atomen te duwen en te trekken. Meer complexe elektrische componenten, zoals diodes en transistors, kan worden gemaakt wanneer meerdere soorten nanodeeltjes worden gebruikt.