Fractales dans des Nano-Dispositifs

Professeur Richard Taylor, Département de Physique, Université de l'Orégon
Auteur Correspondant : rpt@oregon.edu

On s'attend à ce que de Futurs nano-dispositifs soutiennent plusieurs des technologies que la société compte en circuit, s'échelonnant de l'électronique de famille aux implants médicaux. Un des défis grands d'introduire ce contrat à terme prometteur dans la réalité se situe en développant des méthodes pratiques pour construire ces structures hautement compliquées : Comment assemblerons-nous les circuits électroniques qui comportent beaucoup plus de composants que les circuits commerciaux d'aujourd'hui et où des élans de chaque composant l'échelle atomique ?

La Fractale est une forme géométrique approximative ou réduite en fragments qui peut être subdivisée dans les pièces, qui est (au moins environ) une copie de réduit-taille du tout.

Promesse grande de prises « En kit » comme technique pour établir les nano-circuits commerciaux. Adoptant cet élan, le nano-ingénieur permet au circuit de s'établir en exploitant des processus de croissance naturelle. Offres En kit deux avantages saisissants. Est Non seulement elle plus efficace aux gigantesques nombres se réunissants de composants comparés aux techniques traditionnelles de fabrication, circuits principalement « verts » d'éléments de cette technique par l'ajout du matériau plutôt que le démontage inutile du matériau qui se trouve au coeur des techniques « hiérarchisées » précédentes de fabrication.

Une des conséquences remarquables d'armer des processus de croissance naturelle est que les circuits donnants droit montrent les configurations naturelles plutôt que lisses, les lignes droites qui forment le cadre des designs de circuit commerciaux d'aujourd'hui. En particulier, beaucoup de procédés en kit produisent des configurations de fractale. Les Fractales sont des formes qui répètent à beaucoup d'agrandissements et sont répandues dans toute la nature, apparaissant en environnements naturels1, systèmes biologiques et physiologie humaine2.

Les Ordinateurs modélisés sur la géométrie de la fractale du cerveau ont pu posséder la grande connectivité de circuit et l'alimentation calculante associée

La Nature utilise des fractales fréquemment parce qu'elles possèdent un certain nombre de propriétés hautement désirables. L'Écrimage de cette liste est le fait que les formes de répétition établissent des objectifs avec des surfaces énormes. La Nature exploite cette propriété par exemple dans les arbres, où la grande surface de la voûte assure une capacité sans précédent d'absorber la lumière solaire. Le même élan a pu également être utilisé à l'effet grand en concevant les structures nouvelles de pile solaire basées sur des formes de fractale.

Les piles Solaires modélisées sur la géométrie de la fractale d'un arbre pourraient capturer des immenses quantités de lumière solaire

Une Autre conséquence de grandes surfaces est cela que deux configurations de fusionnement connectent ensemble très efficacement. Par exemple, la structure dendritique des neurones dans l'esprit humain exploite cette connectivité de fractale pour produire le traitement des données amélioré. La même connectivité a pu également être exploitée pour de futurs ordinateurs de gestion à l'aide des circuits électriques de fractale artificielle.

Simulation des circuits électroniques auto-assemblés de fractale

Cette philosophie de l'apprentissage de la réussite de la nature peut bien révolutionner beaucoup de zones dans la nanotechnologie. Bien Que quelques applications de l'électronique exploitent déjà la géométrie de fractale (antennes de téléphone portable étant un exemple illustre), beaucoup de zones se trouvent au début de ce voyage passionnant, avec beaucoup de découvertes et de défis se trouvant en avant.

Les investigations de Prof. Taylor se concentre sur deux familles d'appareil électronique dans lesquelles des millions de nano-particules métalliques (chacune approximativement 50 nanomètres à travers) auto-sont assemblés dans des circuits de fractale. Dans la première famille du dispositif, les particules fusionnent ensemble pour former des « nanoflowers »3 utilisant une totalisation diffusion-limitée appelée de processus de croissance. Dans la deuxième famille, les nano-particules sont fixées aux Brins d'ADN4 qui se réunissent pour former un circuit de fractale. Dans les deux cas, le procédé en kit produit d'une configuration comme un arbre assimilée à une affichée dans l'illustration.

Ces projets sont pilotés par le potentiel d'ajuster les conditions d'accroissement de sorte que les caractéristiques de fractale des circuits apparient ceux trouvés par exemple dans la structure neurale de l'esprit humain. Imaginez un contrat à terme où les ordinateurs fonctionnent comme nos propres esprits et, éventuel, où les circuits de fractale peuvent agir en tant qu'implants à insérer dans des régions particulières du cerveau, restaurant ou augmentant la fonctionnalité mentale d'un patient. De Tels objectifs représentent la promesse exceptionnelle de la nanotechnologie - où les chercheurs d'un éventail varié de disciplines travaillent ensemble pour améliorer la qualité de la vie humaine de base.


Références

1. B.B. Mandelbrot, La Géométrie de Fractale de Nature, Freeman, San Francisco (1982).
2. J.B. Bassingthwaite et autres, Physiologie de Fractale, Presse d'Université d'Oxford (1994).
3. S.A. Scott et S.A. Brown, Tourillon de la Physique Européenne 39 433 (2006).
4. M.G. Warner, et J.E. Hutchison, Matériaux 2, 272 de Nature (2003).

Droit d'auteur AZoNano.com, Professeur Richard Taylor (Université de l'Orégon)

Date Added: Oct 1, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:10

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