Teadlased ehitasid süsiniknanotorudest esimese praktilise arvuti ({{contentCtrl.commentsTotal}})

Süsiniknanotorusid sisaldavad pooljuhtplaadid.
Süsiniknanotorusid sisaldavad pooljuhtplaadid. Autor/allikas: Hill et al./Nature

Inimesi enam kui poolsada aastat teeninud räniarvutite täiustamiseks pole jäänud enam palju ruumi. Rühm USA teadlasi esitleb nüüd esimest praktilist süsiniknanotorudel põhinevat raali, mis võiks olla senistest arvutitest kordades kiirem ja energiasäästlikum.

"Arvutuste kohaselt oleksid süsiniknanotorudel põhinevad arvutid praegustest suurusjärgu võrra tõhusamad. Need jooksutaksid programme kolm korda kiiremini, kuid kasutaks samal ajal kolm korda vähem energiat. See mõjutaks meie elu kõiki valdkondi," selgitas ERR Novaatorile uurimuse juhtivautor Max Shulaker, Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi arvutiteaduse professor.

Ühe süsiniku aatomi paksustest lehtedest kokku keeratud torudel on mitmeid ebaharilikke omadusi. Muu hulgas muudavad need selle üheks tugevamaks inimestele teadaolevaks materjaliks. Sama saab öelda selle elektriliste omaduste kohta. Sõltuvalt sellest, kuidas torukesed kokku keerduvad, saavad need nii elektrit juhtida kui ka laengukandjate liikumist takistada. Nende käitumist mõjutab ka elektrivoolu tugevus, muutes need tillukesteks lülititeks ehk transistoriteks.

Praktiliste arvutite ehitamine oli jäänud aga seni ülesaamatuks väljakutseks. Näiteks tohtis leiduda keetmata spagettide hunnikuid meenutavates transistorides elektrit juhtivaid nanotorusid alla 0,000001 protsendi. Shulaker leidis aga kolleegidega, et see on tegelikult oluline vaid teatud tehete ja loogikaväravate kombinatsiooni korral. Piirangust mööda hiilides õnnestus ehitada töörühmal 14 000 transistorist koosnev süsiniknanotoru-arvuti. Esimene selle taoline arvu koosnes vaid mõnesajast transistorist.

"Protsessor sarnaneb oma võimekuselt vägagi neile, mida saab osta poest näiteks väikeste robotite kontrollimiseks. Esimesed sarnased ränil põhinevad kiibid ilmusid turule umbes 1980. aastate keskpaigas," asetas Shulaker saavutuse laiemasse konteksti. Esimene protsessoril jooksutatud programm printis sõnumi "Hello, World! I am RV16XNano, made from CNTs.", (ing k "Tere, Maailm! Mina olen RV16XNano, tehtud süsiniknanotorudest".

Shulaker rõhutas, et kasutasid protsessori valmistamiseks samu tehnikaid, mille abil ehitatakse praegu ränikiipe. "Mõtlesime kohe algusest peale sellele, kuidas saaksid tootjad neid võimalikult lihtsalt kasutusele võtta ja süsiniknanotoru-transistorid ühilduvad räniga täielikult. Nõnda võib näha tulevikus arvutikiipe, mis pole mitte kahe-, vaid kolmemõõtmelised," laiendas professor. Süsiniknanotorudest transistore saab valmistada juba mõnesaja kraadi juures, enam kui 1000°C madalamal temperatuuril kui nende ränist koosnevaid analooge.

Nii pea süsiniknanotoru-arvutit siiski veel osta ei saa. Praegu ulatub iga transistori läbimõõt ühe mikromeetrini. Tipptasemel ränitransistorid on ligikaudu sada korda väiksemad. Samuti saab lülitada neid sekundis sisse-välja vaid miljon, mitte miljard korda sekundis. "Akadeemilistes teadusasutustes on taoliste täiustustega tegelemine väga raske, kuid teeme tihedat koostööd tööstuspartneritega, et süsiniknanotorude eelised jõuaksid poelettidele paari aasta jooksul," sõnas Shulaker.

"Alusteaduse vallas ei pea me aga jääma ainult praeguste kiipide täiustamise juurde, vaid saame hakata mõtlema täiesti uut süsteemide peale. Süsiniknanotorud võivad muuta täielikult seda, kuidas me mikrokiipe üleüldse ette kujutame," lisas professor.

Uurimus ilmus ajakirjas Nature.

Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: