מדעני יבמ פיתחו מעגל משולב על גבי מולקולה בודדת

המעגל נבנה ממולקולת פחמן ננו-שפופרת: אוסף של אטומי פחמן המרכיבים שורת מעגלי אטומים המחוברים זה לזה במולקולה במבנה של “צינור”. המולקולה הזאת קטנה פי מאה אלף מעובייה של שערת אדם

אבי בליזובסקי

מדענים של יבמ הצליחו לבנות ולהדגים את פעולת מעגל מחשב ראשון
בעולם המבוסס על מולקולה בודדת. המשך פיתוח זה יוכל להוביל
בעתיד לבנייתם של מחשבים קטנים ומהירים יותר, עם צריכת זרם
נמוכה מזו של כל המוכר כיום.

הצוות של יבמ בנה “שער לוגי של תשובה שלילית” (NOT gate) – אחד
משלושת המעגלים הלוגיים המהווים בסיס לכל מחשב בן ימינו. המעגל
נבנה ממולקולת פחמן ננו-שפופרת: אוסף של אטומי פחמן המרכיבים
שורת מעגלי אטומים המחוברים זה לזה במולקולה במבנה של “צינור”.
המולקולה הזאת קטנה פי מאה אלף מעובייה של שערת אדם.

ננו-שפופרות פחמן הן כיום המועמד המוביל להחליף את הסיליקון
המשמש כיום לבניית שבבי מחשב, כאשר יגיעו תהליכי המזעור
בטכנולוגיית שבבי הסיליקון, לגבולות ההיתכנות הפיסיקאלית –
מחסום הצפוי בעוד 10-15 שנה. מדעני יבמ מאמינים כי אלקטרוניקה
של ננו-שפופרות תוביל להתקדמות תהליכי המזעור ולקפיצה בעוצמות
המחשוב, בהיקפים שקשה להעריכם כיום.

הפיתוח החדש של יבמ הוצג במפגש האגודה האמריקאית לכימיה,
שהתקיים השבוע בשיקגו.

זוהי פריצת הדרך המדעית השנייה עליה מדווחת השנה יבמ בתחום
השימוש בננו-שפופרות של פחמן לייצור רכיבים אלקטרוניים זעירים.
בגיליון אפריל של כתב העת המדעי סאיינס, דיווח אותו צוות על
הצלחה בבניית טרנזיסטורים במבנה של ננו-שפופרת, תוך עקיפת
הצורך בהפרדה קפדנית בין ננו-שפופרות מתכתיות לננו-שפופרות
מוליכות למחצה. הטרנזיסטורים האלה הם ששימשו לבניית המעגל
הלוגי המלא, אותו חשפו החוקרים השבוע.

מדעני יבמ השתמש בננו-שפופרות כדי לבנות שער לוגי של תשובה
שלילית – המוכר גם כ”הופך זרם”. המדענים קידדו את כל הלוגיקה
של פונקצית היפוך הזרם לאורכה של ננו-שפופרת פחמן אחת, תוך שהם
בונים את המעגל הלוגי הראשון בעולם על גבי מולקולה בודדת.
בעולם הדיגיטאלי-בינארי המתנהל במונחים של “אפס” ו”אחד”, שער
לוגי של תשובה שלילית הופך כל “”1 ל-“”0 וכל “”0 ל-“,”1 הכל
בתוך שבב מחשב. המעבדים המצויים בלבו של כל מחשב, הם שילוב
גדול ומורכב של שערי “לא” עם שתי פונקציות בסיסיות נוספות:
“גם” ו”או” &#;8211 המבצעים פעולות חישוב אחרות.

https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~314791829~~~191&SiteName=hayadan