מהנדסים ומדענים מאוניברסיטת הרווארד ומחברת MITRE הצליחו להדגים את פעילותו של ננו-המעבד המתוכנת הראשון אי-פעם שפותח.
אב-הטיפוס של מערכת המחשוב פורצת הדרך, המתואר במאמר שפורסם בכתב-העת המדעי היוקרתי Nature, מסמל צעד משמעותי קדימה ברמת המורכבות של מעגלים ממוחשבים שיכילו מרכיבים ננו-מטריים סינתטיים. המערכת מהווה התקדמות גם מאחר וננו-מעגלים זעירים ביותר אלו ניתנים לתכנות בצורה אלקטרונית לשם ביצוע מספר פעולות חשבוניות ולוגיות פשוטות.
"מחקר זה מייצג זינוק אדיר קדימה במידת המורכבות והפעילות של מעגלים הבנויים באופן של "מטה-מעלה", ומדגים כי שיטה זו, השונה מאוד מהדרך שבה נבנים כיום מעגלים מסחריים, תוכל להוביל לקבלת ננו-מעבדים ומערכות משולבות אחרות עתידיות," אומר החוקר הראשי Charles M. Lieber מהמחלקה לכימיה וביולוגיה כימית של אוניברסיטת הרווארד.
ממצאי המחקר הינם תולדה של התקדמויות בעיצוב ובסינתזה של אבני-בניין מסוג ננו-חוטים. רכיבי ננו-חוטים אלו מפגינים כעת את יכולת השכפול שנדרשה לשם בניית מעגלים חשמליים תפקודיים יחד עם האפשרות לבצע זאת בגדלים ובמורכבות חומרים שהיה קשה להשיגם בעבר באמצעות גישות רגילות של "מעלה-מטה". יתרה מכך, הארכיטקטורה הזו מותאמת במלואה לקנה-מידה גדול יותר, ומאפשרת פיתוח של ננו-מעבדים גדולים ויעילים יותר.
"לאורך 15 השנים האחרונות, חוקרים העוסקים בתחום של ננו-חוטים וננו-שפופרות פחמן וכן ננו-מבנים אחרים, מתאמצים קשות בכדי לבנות אפילו את המעגלים הפשוטים ביותר, וזאת בשל ההבדלים בתכונותיהם של ננו-הרכיבים הנבדלים," אומר החוקר הראשי, פרופסור לכימיה. "הצלחנו להראות כי ניתן עכשיו להתגבר על מגבלה זו ואנו נלהבים לגביי הסיכויים לנצל את שיטת הבנייה הביולוגית הזו מסוג "מטה-מעלה" בפיתוח רכיבי אלקטרוניקה עתידיים."
מאפיין חשוב נוסף במערכת הינו העובדה כי המעגלים החשמליים שבתוככי ננו-המעבד פועלים תוך ניצול אנרגיה נמוכה, מאחר וננו-החוטים מורכבים ממתגי טרנזיסטורים שאינם "נדיפים". משמעות הדבר היא שבניגוד לטרנזיסטורים המצויים במעגלי מיקרו-מחשב רגילים, מרגע שטרנזיסטורי ננו-החוטים מתוכנתים, הם אינם דורשים כל אנרגיה חשמלית נוספת לשימור הזיכרון בהם.
"בזכות גודלם הקטן ביותר ודרישות האנרגיה הנמוכות שלהם, מעגלי ננו-מעבדים חדשניים אלו מהווים אבני-בניין שיוכלו לאפשר פיתוח של משפחה חדשה לחלוטין של חיישנים חשמליים וציוד אלקטרוני קטנים וקלי-משקל הרבה יותר," מסביר אחד מהחוקרים.
"ננו-מעבד חדשני זה מסמל אבן-דרך חשובה לעבר התממשות החזון של ננו-מחשב שהוצג כבר לפני 50 שנים ע"י הפיסיקאי Richard Feynman, מוסיף אחד מהחוקרים.