Nanogitter kan erstatte transistorer

HP-forskere mener kryssende nanoledninger kan erstatte transistoren innen ti år.

Hewlett-Packard har i mange år satt av en gruppe forskere til å arbeide med mulige erstatninger for dagens transistorer. Gruppen, kjent som HP Quantum Science Research Group (QSR), skriver i en forskningsrapport offentliggjort i dagens utgave av Journal of Applied Physics, at deres oppfinnelse «crossbar latch» kan utføre de samme grunnleggende logiske operasjonene som dagens transistorbaserte kretser.

En «crossbar latch» består av kryssende ledninger i nanometerskala, som er omgitt av et stoff der molekylene kan fungere som brytere mellom de kryssende ledningene. Molekylene kan endres fra ledende til isolerende ved å variere spenningen over ledningene. Ledningene er av platinum, mens de svitsjende molekylene er en form for syre. Bildet under viser en tidlig fase i forskningen.

QSR-gruppen har tidligere vist at de ved å samordne flere krysspunkter kunne utføre enkle logiske operasjoner som «og» («AND») og «eller» («OR»), og lagre data. Det som manglet, var evnen til å utføre den logiske operasjonen «ikke» («NOT») og til å lage kjeder av logiske porter.

Den nye enheten «crossbar latch» løser dette. I stedet for to ledninger i hvert krysningspunkt, er det tre, hvorav to er parallelle og den tredje står vinklerett på disse. Ledningene som forskerne har eksperimentert med, er 30 nanometer tykke. Avstanden mellom dem i krysningspunktet er langt mindre, liten nok til at ett molekyl av stoffet som skiller dem kan brukes som bryter. Små elektriske pulser i ledningene er nok til å få et molekyl til å endre tilstand. Det er bare molekylet i krysningspunktet som spiller noen rolle for punktets logiske egenskaper. Hva som skjer med de andre molekylene er likegyldig.

Siden logikken foregår i et to nanometer stort rom mellom ledningene, håper man ved å redusere tykkelsen på ledningene, å få en tetthet mellom krysningspunktene – gitterpunktene – som langt overgår det man kan forestille seg med dagens halvlederteknologi, der grensen antas å gå nettopp ved 15 til 30 nanometer.

Det store hinderet er ellers tiden. QSR-gruppens eksperimentelle krets krever en hel tidels sekund på å veksle fram en tilstand til en annen. En klokkefrekvens på 10 Hz er ingenting å skryte av i en tid da halvlederelektronikk kurant greier over 3 GHz.

Etter den store tettheten, har HPs gitterteknologi enda en stor fordel: Produksjonen av ledningsgitteret kan foregå etter kjente og svært rimelige metoder, og som nevnt ovenfor er det ikke nødvendig å lage hver enkelt bryter, siden teknikken benytter seg av molekylene som tilfeldigvis ligger i krysningspunktene.

QSR-forskerne – Philip J. Kuekes, Duncan R. Stewart og R. Stanley Williams – tror de vil kunne løse utfordringene, og at teknologien vil kunne tas i praktisk bruk i løpet av seks til sju år. De viser ellers til at minst 55 andre laboratorier arbeider med tilsvarende prosjekter som dem.

Et forslag til norsk oversettelse av «crossbar latch» kan være «nanogitterlås» eller «nanogitterbryter». Det gjenspeiler at det dreier seg om nanoteknologi, om ledninger i et gitter, og om enheter som åpner og sperrer for elektrisk strøm.

Forskningen i framtidens elektronikk er livsviktig. Hele den moderne økonomien kan sies å hvile på den nærmest fabelaktige framgangen innen elektronikk og informasjons- og kommunikasjonsteknologi de siste førti årene. Slik sett danner «Moores lov» – forventningen om en dobling av ytelsen i elektroniske brikker hvert halvannet år – grunnlaget for samfunnsutviklingen. QSR-gruppen levner et håp om at den kan gjøres gjeldende også utover de neste par tiårene.

    Les også:

Til toppen