Nanotechnologie Wegbereiter für nächste Generation von Computern

Published on February 11, 2009 at 6:11 PM

Plasmonics - ein möglicher Ersatz für aktuelle Computer-Ansätzen - den Weg für die nächste Generation von Computern, die schneller arbeiten und mehr Informationen speichern als elektronisch-basierten Systemen und sind kleiner als optisch-basierten Systemen zu ebnen, nach einer Penn State Ingenieur, hat ein plasmonischen wechseln.

"Wenn Plasmonik realisiert werden, die Zukunft Schaltungen so klein wie die aktuelle elektronische diejenigen mit einer Kapazität eine Million mal besser haben", sagte Tony Juni Huang, James Henderson Assistant Professor für Ingenieurwissenschaften und Mechanik. "Plasmonics kombiniert die Geschwindigkeit und Kapazität der photonische - Lichtes - Schaltungen mit der geringen Größe der elektronischen Schaltungen."

Derzeit können elektronische Schaltungen sehr klein gemacht werden, aber sie sind durch ihre Kapazität und die Geschwindigkeit, die Informationen können in die Schaltungen Hub begrenzt. Optische Schaltungen senden Informationen an die Lichtgeschwindigkeit, aber die Größe ist groß, begrenzt durch die Wellenlänge des Lichts. Plasmonics kombiniert das Beste von elektronischen und optischen Schaltungen und können Elektronen und Licht gleichzeitig mit der Oberfläche des Gerätes übertragen.

Huangs Team ein plasmonischen Wechsel von schaltbaren bistabile Rotaxane. Rotaxane sind komplexe Moleküle, die von einer Hantel Form bestehen mit einem Ring oder Ringe umgibt die Welle und sind manchmal molekularen Maschinen genannt. Der Ring kann entweder von einem Ende der Stange auf die andere zu verschieben oder zu drehen, um die Welle. Änderungen in der molekularen Form sind die Grundlage der Plasmonen-Schalter.

Computer, in ihrer einfachsten Form sind Maschinen, die mit Ja oder Nein mehrfach sagen können, um Informationen zu übertragen. Die Bewegung eines Moleküls kann den gleichen Zweck wie die auf Aus-Schalter auf einem hellen dienen.

Die Forscher koppelten ihre molekulare Maschinen zu gold-beschichtete Nanoscheiben auf Glas hergestellt. Die Maschinen waren mit Disulfid funktionelle Gruppen gebunden. Die hantelförmige Moleküle haben zwei Bereiche der Welle mit zwei verschiedenen Chemikalien grundiert. Der Ring ist zunächst angezogen auf einer grundierten Fläche Kreis. Wenn die chemischen dort oxidiert wird, wird der Ring abgestoßen und zum anderen bewegt grundierte Fläche, Umlegen des Schalters. Der Vorgang ist reversibel, so dass der Ring wieder in seinen ursprünglichen Zustand zu wieder einschalten später. Wenn das Molekül bewegt, ändert es die Oberflächenplasmonen-Resonanz in diesem winzigen Bereich des Metalls, wo es angebracht ist. Diese Änderung in der Resonanz ist, was würde das Signal auf der Strecke zu schicken. Die Plasmonen Schalter, Huang und seinem Team entwickelt ist noch nicht Teil einer Schaltung.

"Plasmonic Schaltungen noch nicht erreicht", sagte Huang. "In der Vergangenheit wurden die Plasmonen-Geräte machte alle passiv." Diese Geräte wurden als Lichtquellen, Linsen und Wellenleiter eingesetzt

Huang-Switches durch einen chemischen Prozess aktiviert werden, jedoch ist dies nicht die optimale Wahl für eine funktionierende Schaltung.

"Wir glauben, dass die chemisch-driven Redox-Prozess mit direkter elektrischer oder optischer Anregung, eine logische Entwicklung, dass die technologische Grundlage für die Produktion einer neuen Klasse von molekularen Maschinen-basierte aktive plasmonischen Komponenten für Solid-State-nanophotonische etablieren möchte, kann ersetzt werden integrierte Schaltungen mit dem Potenzial für Niedrigenergie-und ultra-kleine Betriebe ", die Forscher Staat in der jüngsten Ausgabe von Nano Letters.

Im Wesentlichen würde Plasmonen-Geräte ermöglichen die Computer schneller und haben mehr Speicher Speicher in kleineren Räumen. Speicherung von bis zu 1.000 Filme auf einer typischen USB-Stick möglich wäre. Huang darauf hin, dass Anwendungen wie YouTube, die sehr beliebt sind, aber schreckliche Auflösung könnte Plätze hochauflösende Bilder sehen werden.

"Wir sind ganz am Anfang dieses Feldes", sagte Huang. "Schaffung eines plasmonischen Schaltung ist wahrscheinlich fünf Jahre entfernt."

Neben Huang, sind Forscher an diesem Projekt Yue Bing Zheng und Bala Krishna Juluri, Doktoranden der Ingenieurwissenschaften und Mechanik; Lasse Jensen, Professor für Chemie, Paul Weiss, angesehener Professor für Chemie und Physik, die alle an der Penn State, Lei Fang, Diplom- Schüler und J. Fraser Stoddart, Professor, Northwestern University, Ying-Yang Wei, Postdoktoranden, University of California, Los Angeles und Amar H. Flood, Professor, Universität von Indiana. Die US Air Force Office of Scientific Research und die National Science Foundation unterstützt diese Arbeit.

Last Update: 4. October 2011 12:00

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