طراحی سیستم محاسباتی تمام کربنی با همکاری دانشمند ایرانی

دانشمندان با همراهی هومن محسنی، استاد دانشگاه نورث‌وسترن، سیستم محاسباتی جدیدی طراحی کرده‌اند که فقط از کربن تشکیل شده و روزی جایگزین فرستنده‌های سیلیکونی خواهد شد که ابزارهای الکترونیکی کنونی را نیرودهی می‌کنند.

کد خبر: ۱۶۰۳۹۵

تاریخ: ۱۷ خرداد ۱۳۹۶ - ۱۵:۱۲

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از ساینس‌ دیلی، تیم علمی به رهبری "مدرسه علوم مهندسی و رایانه اریک جانسون" در دانشگاه تگزاس واقع در دالاس این سیستم مهم را طراحی کرده‌ است.

دکتر جوزف.اس فریدمن، رهبر ارشد این مطالعه معتقد است سامانه محاسباتی جدید که فعلا در حد پروپوزال است، می‌تواند کوچک‌تر از فرستنده‌های سیلیکونی باشد و عملکردش نیز از آن‌ها بیشتر خواهد بود.

ابزارهای الکترونیکی حال حاضر توسط فرستنده‌ها نیرودهی می‌شوند؛ این فرستنده‌ها سازه‌های سیلیکونی ریزی هستند که به الکترون‌های با بار منفی متکی‌اند که از داخل سیلیکون عبور کرده و جریان الکتریکی ایجاد می‌کنند. فرستنده‌ها مانند سوئیچ‌ عمل می‌کنند و خاموش و روشن می‌شوند.

علاوه بر حمل بار، الکترون‌ها ویژگی‌ دیگری موسوم به "اسپین" دارند که به خصوصیات مغناطیسی آن‌ها مربوط می‌شود.

طی سال‌های اخیر، مهندسان در حال بررسی روش‌هایی برای استفاده از خاصیت‌های اسپین الکترون‌ها جهت ساخت فرستنده‌ها و ابزار جدیدی به نام "اسپینترونیک" بوده‌اند.

سوئیچ اسپینترونیک تمام کربنی هومن محسنی و همکارانش به عنوان یک گیت منطقی عمل خواهد کرد که به ویژگی‌های الکترومغناطیسی اساسی متکی است.

زمانی که جریان الکتریکی از داخل یک سیم عبور می‌کند، میدان مغناطیسی خلق می‌کند؛ علاوه بر این، یک میدان مغناطیسی در نزدیک یک روبان دوبعدی کربن موسوم به نانوروبان گرافن، بر جریانی که از داخل روبان عبور می‌کند، اثر می‌گذارد. در رایانه‌های معمولی سیلیکون محور، فرستنده‌ها نمی‌توانند از این پدیده استفاده کنند چون توسط سیم به یکدیگر متصل می‌شوند و خروجی یک فرستنده از طریق یک سیم به ورودی فرستنده دیگر تبدیل می‌شود و این روند ادامه دارد.

در طرح سیستم مدار اسپینترونیک جدید دانشمندان، الکترون‌ها از داخل نانوتیوب‌های کربنی(سیم‌های ریز متشکل از کربن) عبور می‌کنند و میدان مغناطیسی خلق می‌کنند که بر جریان موجود در نانوروبان‌های گرافنی مجاور اثر می‌گذارد و گیت‌های منطقی خلق می‌کند که از لحاظ فیزیکی به یکدیگر متصل نیستند.

چون ارتباط بین هر یک از این نانوروبان‌های گرافنی به وسیله موج الکترومغناطیسی و نه جریان فیزیکی الکترون‌ها رخ می‌دهد، انتظار می‌رود که این ارتباط سریع‌تر اتفاق بیفتد. علاوه بر این، این فرستنده تمام کربنی می‌توانند کوچک‌تر از فرستنده‌های سیلیکون‌محور باشند.

جزئیات این دستاورد علمی در Nature Communications منتشر شد.