الذكاء الاصطناعي
باحثون يكتشفون طريقة جديدة للحوسبة باستخدام البلورات السائلة
أثبت الباحثون في جامعة شيكاغو مدرسة بريتزكر للهندسة الجزيئية كيفية تصميم العناصر الأساسية اللازمة للعمليات المنطقية مع مادة تسمى البلورة السائلة. التطور الجديد هو الأول من نوعه ، ويمكن أن يؤدي إلى طريقة جديدة تمامًا لأداء الحسابات.
نشر البحث في Science Advances.
في حين أن التقنية الجديدة لن تؤدي إلى Appearance من الترانزستورات أو الحواسيب على الفور ، يمكن أن تذهب إلى حد بعيد في إنشاء أجهزة ذات وظائف جديدة في الحوسبة والاستشعار والروبوتات.
خوان دي باブロ هو أستاذ في الهندسة الجزيئية وأستاذ كبير في مختبر أرغون الوطني. وهو أيضًا المؤلف الرئيسي للبحث.
“أظهرنا أنه يمكن إنشاء الكتلة الأساسية لبناء الدائرة – البوابات والمضخمات والمن conductors — مما يعني أنه يجب أن تكون قادرًا على تجميعها في ترتيبات قادرة على أداء عمليات أكثر تعقيدًا” ، قال خوان دي باブロ. “إنه خطوة مثيرة للغاية لمجال المواد النشطة”.
البلورات السائلة
ركز البحث بشكل كبير على نوع من المواد يسمى البلورة السائلة. واحدة من الخصائص الفريدة للبلورة السائلة هي أن جزيئاتها عادة ما تكون مطولة ، وتعتمد هيكلاً منظمًا إلى حد ما عند تجميعها معًا. ومع ذلك ، يمكن أن يتحرك هذا الهيكل حول نفسه بشكل مشابه للسائل ، ويمكن للعلماء استخدام خصائص فريدة مثل هذه لإنشاء تقنيات جديدة.
يعني الترتيب الجزيئي المختلف أنه توجد مناطق في جميع البلورات السائلة حيث يمكن للمناطق المنظمة أن تتلامس مع بعضها البعض. منذ أن لا تتطابق اتجاهاتها بشكل مثالي ، يسميها العلماء “عيب طوبولوجي” ، وتتحرك هذه المناطق حولها عندما تتحرك البلورة السائلة.
يفحص فريق العلماء ما إذا كان يمكن استخدام هذه العيوب لنقل المعلومات. ومع ذلك ، فإن إنشاء تقنيات من هذه العيوب يتطلب القدرة على تحريكها إلى حيث يُريدها ، وقد كان من الصعب للغاية التحكم في سلوكها حتى هذه النقطة.
“عندما تنظر من خلال مجهر إلى تجربة مع بلورة سائلة نشطة ، سترى فوضى تامة — عيوب تتحرك في جميع الاتجاهات” ، قال خوان.
الانطلاقة
جاءت الانطلاقة في العام الماضي مع مشروع في مختبر باブロ برئاسة روي زانغ ، الذي كان باحثًا ما بعد الدكتوراه في مدرسة بريتزكر للهندسة الجزيئية. عمل إلى جانب مختبر البروفيسور مارجريت جارديل من جامعة شيكاغو ومختبر البروفيسور زيف برينت من ستانفورد.
اكتشف الفريق مجموعة من التقنيات التي يمكن استخدامها للسيطرة على العيوب الطوبولوجية. إذا قاموا بتحديد مكان وضع الطاقة في البلورة السائلة ، والتي تمت عن طريق توجيه الضوء إلى مناطق محددة ، يمكن توجيه العيوب في اتجاهات محددة.
“تتمتع هذه بالعديد من الخصائص المميزة للإلكترونات في الدائرة — يمكننا تحريكها على مسافات طويلة ، وتعزيزها ، وإغلاق أو فتح نقلها كما في بوابة الترانزستور ، مما يعني أننا يمكن أن نستخدمها لأداء عمليات معقدة” ، قال زانغ.
في حين أن الحسابات تشير إلى أن هذه الأنظمة يمكن استخدامها للحسابات ، فمن المحتمل أن تكون أكثر فائدة في مجال الروبوتات الناعمة. يعتقد الفريق أنه يمكنهم إنشاء روبوتات ناعمة تقوم ببعض “الأفكار” الخاصة بها بمساعدة البلورات السائلة النشطة.
أيضًا يأملون أن يمكن استخدام العيوب الطوبولوجية لنقل كميات صغيرة من السوائل أو المواد الأخرى داخل الأجهزة الصغيرة.
“على سبيل المثال ، ربما يمكن أداء وظائف داخل خلية اصطناعية” ، قال زانغ.
يتضمن فريق البحث أيضًا المؤلف المشارك والباحث ما بعد الدكتوراه في جامعة شيكاغو علي موزafari. سيعمل الفريق الآن على إجراء تجارب لتأكيد النتائج النظرية.
