Молекулярный компьютер – мечта специалистов уже не одно десятилетие, но уровень технологического развития не позволял даже приблизиться к реализации идеи. И вот, учёные после десятилетней подготовки провели эксперимент и измерили (наблюдали) теплоперенос молекулой. Что это значит для компьютерной индустрии? Это открывшееся поле для создания молекулярных логических путей, которые могут надолго продлить действие закона Мура, кроме того, проект положит начало абсолютно новому, более продвинутому поколению компьютеров.
Закон Мура
Кстати, закон Мура, на самом деле, это вовсе не закон, и зародился он всего лишь как наблюдение. Мур обнаружил, что количество транзисторов в процессорах (интегральных схемах) увеличивается вдвое каждые 2 года, при этом и вычислительная мощность тоже увеличивается вдвое. Однако мир микроэлектроники уже подошёл к своему физическому потолку, выше которого не прыгнуть, поскольку уменьшать транзисторы станет просто некуда. И тут на смену им придут молекулярные компьютеры, которые этот порог легко преодолевают. Однако реализация слишком сложна, и одна из сложностей – теплоперенос.
Укротить тепло
Нагрев, тепло – проблема не только молекулярных вычислений, но ми в микроэлектронике. Два соединённых электронных компонента являются всего лишь цепочкой атомов. Так вот, при нагреве молекулы, атомы начинают сильно вибрировать, и цепь, как правило рвётся, не выдерживая таких флуктуаций. До сегодняшнего дня невозможно было измерить теплоперенос между молекулами вдоль цепочки, а уж про контроль этого и говорить не приходилось. Однако группа из американский, японских, немецких и южнокорейских учёных нашли способ измерения теплопереноса. В проведённом эксперименте они наблюдали скорость переноса тепла (движение по молекулярной цепи).
Этому эксперименту предшествовало десять лет подготовки, был построен специальный калориметр, оснащённый золотым электродом, у которого толщина кончика не превышала человеческий волос. Прибор был изолирован от внешней среды для увеличения термальной чувствительности. Во время эксперимента калориметр был нагрет выше на 30 градусов внешней температуры, и в это время сблизили электроды до минимального расстояния. Этого хватило цепочке атомов углерода вступить в связь с электродом. И во время контакта тепло свободно переходило от калориметра. Далее электроды постепенно начали разводить, чтобы в контакте остались только атомы углерода.
Учёным нужно было, чтобы в контакте осталась только одна молекула, и рассчитывали они это по количеству тока. И как только осталась одна молекула, разъединение остановили, и подождали, пока цепочка не порвалась самостоятельно. И в этот момент был зафиксирован микроскопический скачок температуры калориметра. Эти данные позволили учёным количество тепла, которое прошло через цепочку в одну углеродную молекулу. Цифра получилась настолько маленькая, что в школе такое не проходят – примерно 20 пВт\1градус или двадцать триллионных ватта.
Загрузка...