ساخت تراشه بدون استفاده از نیمه رساناها

وب سایت تک شات: شاید شما هم کامپیوترهای عظیم الجثه ای که فضای یک اتاق را اشغال می کردند و به لوله های خلا مجهز بودند را به یاد داشته باشید، کامپیوترهایی که با آن ابعاد، از قدرت پردازشی کمتری نسبت به اسمارت فون های امروزی برخوردار بودند. حالا به لطف تلاش دانشمندانی از دانشگاه سن دیگو، ممکن است آن فناوری مجدد احیا شود.

این گروه از محققین نخستین دستگاه فاقد نیمه رسانا و دارای میکروالکترون هایی که با لیزر کنترل می شوند را ساخته اند که از الکترون های آزاد استفاده می کند، روندی که بسیارمشابه همان لوله های خلا کامپیوترهای قدیمی است. این تحقیق در واقع می توانست به تولید پنل های خورشیدی کارآمدتر و دستگاه های میکروالکترونیکی سریعتر که قابلیت انتقال انرژی بیشتر را دارند ختم شود.

نیمه رساناهای سیلیکونی و سایر نیمه رساناها قطعا بسیار کاربردی هستند و کمک کرده اند تا امکان قرار دادن میلیاردها ترانزیستور در چند اینچ مربع فراهم شود. اما این نیمه رساناها معایبی نیز دارند: سرعت الکترون در این محصولات به واسطه مقاومت مواد نیمه رسانا محدود است و برای جاری ساختن الکترون ها در شکاف حاصل از عایق بندی بخش های مختلف نیمه رسانا به انرژی زیادی احتیاج است.

لوله های خلا با چنین مشکلی روبرو نیستند، چرا که آنها الکترون های آزاد را به انتقال (یا عدم انتقال) جریان از درون یک فضا وامی دارند.البته، دستیابی به الکترون های آزاد در اندازه های نانو بسیار مشکل است و برای این کار یا باید از ولتاژهای خیلی بالا (بیش از 100 ولت) و دمای زیاد استفاده کرد و یا نیاز به لیزر پرقدرتی است که الکترون ها را آزاد کند. تیم محققین دانشگاه سن دیگو این معضل را با ساخت نانو ساختارهای قارچی شکل از جنس طلا حل کردند که در کنار و به موازات آنها نوارهای طلا قرار گرفته است. با ترکیب مقادیر کمی از ولتاژ (حدود 10 ولت) با لیزر کم قدرت، الکترون ها از فلز طلا آزاد می شوند.


نتیجه این کار افزایش ده برابری رسانایی سیستم بود که همانطور که در مقاله به چاپ رسیده در ژورنال Nature آمده است، تغییری است که برای "درک موقعیت های روشن و خاموش کافی است، بدین معنی که ساختار همانند یک سوییچ نوری عمل می کند."

بنابراین این دستگاه نیز می تواند مانند نیمه رساناها به عنوان ترانزیستور، تقویت کننده یا حسگر نور به کار گرفته شود. از طرفی از نظر تئوری باور بر این است که این سیستم از مقاومت کمتری برخوردار است و می تواند مقادیر بیشتری از انرژی را منتقل کند.

تا این لحظه، این تحقیق در حد مفهومی به اثبات رسیده است اما می توان به آینده آن امیدوار بود. یکی از اعضا این تیم تحقیقاتی، دن سیون پایپر اظهار کرده است: «حالا باید به نهایت کاربرد این سیستم پی ببریم و با محدودیت های عملکردی آن آشنا شویم.»

این گروه از دانشمندان قصد دارند کاربرد این پردازنده ها را در مواردی غیر از الکترونیک نیز مورد بررسی قرار دهند که شامل حوزه هایی مانند فتوولتاییک، کاربردهای محیط زیستی و احتمالا تسلیحاتی خواهد شد. لازم به ذکر است بودجه این تحقیقات توسط دارپا یا سازمان پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفتهٔ دفاعی آمریکا تامین شده است.