Bidh luchd-rannsachaidh a’ faighinn a-mach dòigh ùr air coimpiutaireachd le Liquid Crystal

Tha luchd-rannsachaidh aig Sgoil Innleadaireachd Molecular Oilthigh Chicago Pritzker air sealltainn mar a dhealbhaicheas iad na h-eileamaidean bunaiteach a tha riatanach airson gnìomhachd loidsig le stuth ris an canar criostal liùlach. 'S e an leasachadh ùr a' chiad fhear de sheòrsa, agus dh'fhaodadh leantainn gu dòigh ùr air a bhith a' dèanamh àireamhachadh. 

Chaidh an rannsachadh fhoillseachadh ann an Eòlas adhartaich.

Ged nach toir an dòigh ùr seo gu buil transistors no coimpiutairean anns a’ bhad, dh’ fhaodadh e a dhol fada ann a bhith a’ cruthachadh innealan le gnìomhan ùra ann an coimpiutaireachd, mothachaidh agus robotics.

Tha Juan de Pablo na Àrd-ollamh Teaghlaich Liew ann an Innleadaireachd Molecular agus na àrd neach-saidheans aig Saotharlann Nàiseanta Argonne. Tha e cuideachd na àrd-ùghdar an rannsachaidh. 

“Sheall sinn gun urrainn dhut na blocaichean togail bunaiteach de chuairt a chruthachadh - geataichean, amplifiers, agus stiùirichean - a tha a’ ciallachadh gum bu chòir dhut a bhith comasach air an cruinneachadh ann an rèiteachaidhean a tha comasach air gnìomhachd nas iom-fhillte a dhèanamh, ”thuirt Juan de Pablo. “Is e ceum fìor inntinneach a th’ ann airson raon stuthan gnìomhach. ”

Criostalan siùbhlach

Bha an rannsachadh gu mòr ag amas air seòrsa de stuth ris an canar criostal liùlach. Is e aon de na feartan sònraichte aig criostal liùlach gu bheil na moileciuilean aige mar as trice fada, agus bidh iad a’ gabhail ri structar caran òrdaichte nuair a tha iad air am pacadh còmhla. Ach, faodaidh an structar seo gluasad timcheall coltach ri leaghan, agus faodaidh luchd-saidheans feartan sònraichte mar seo a chleachdadh gus teicneòlasan ùra a thogail. 

Tha an òrdugh moileciuil eadar-dhealaichte a’ ciallachadh gu bheil spotan anns a h-uile criostal liùlach far am faod na roinnean òrdaichte a dhol an conaltradh ri chèile. Leis nach eil an stiùireadh aca a ’freagairt gu foirfe, tha luchd-saidheans ga ainmeachadh mar“ lochdan topological, ”agus bidh na spotan a’ gluasad timcheall fhad ‘s a tha an criostal liùlach a’ gluasad cuideachd. 

Tha an sgioba de luchd-saidheans a' rannsachadh an gabhadh na h-uireasbhaidhean sin a chleachdadh airson fiosrachadh a ghiùlan. Le sin air a ràdh, dh'fheumadh teicneòlas a chruthachadh a-mach às an comas an gluasad timcheall far a bheil iad ag iarraidh, agus tha e air a bhith uabhasach duilich smachd a chumail air an giùlan suas chun na h-ìre seo.

“Mar as trice, ma choimheadas tu tro mhiocroscop aig deuchainn le criostal liùlach gnìomhach, chitheadh ​​​​tu caos iomlan - uireasbhaidhean a’ gluasad timcheall an àite, ”thuirt Juan.

Sgaoileadh

Thàinig an adhartas an-uiridh le pròiseact ann an obair-lann Pablo air a stiùireadh le Rui Zhang, a bha na sgoilear iar-dhotaireil aig Sgoil Innleadaireachd Molecular Pritzker. Bha e ag obair còmhla ri obair-lann an Oll. Mairead Gardel à UChicago agus obair-lann an Oll. Zev Bryant à Stanford. 

Lorg an sgioba seata de dhòighean-obrach a ghabhadh cleachdadh gus smachd a chumail air lochdan topological. Nam biodh smachd aca air far an do chuir iad lùth a-steach don chriostail leaghaidh, a chaidh a dhèanamh le bhith a ’deàrrsadh solas air raointean sònraichte, dh’ fhaodadh na h-uireasbhaidhean a bhith air an stiùireadh ann an stiùiridhean sònraichte. 

“Tha mòran de na feartan aig dealanan ann an cuairt orra sin - is urrainn dhuinn an gluasad astaran fada, an leudachadh, agus an còmhdhail a dhùnadh no fhosgladh mar ann an geata transistor, a tha a’ ciallachadh gum b ’urrainn dhuinn an cleachdadh airson gnìomhachd an ìre mhath sòlaimte," thuirt Zhang.

Ged a tha àireamhachadh a’ nochdadh gum faodadh na siostaman a bhith air an cleachdadh airson àireamhachadh, bhiodh iad dualtach a bhith na b’ fheumaile ann an raon robotics bog. Tha an sgioba den bheachd gum faodadh iad innealan-fuadain bog a chruthachadh a choileanas cuid den “smaoineachadh” aca fhèin le cuideachadh bho chriostalan leaghaidh gnìomhach. 

Tha iad cuideachd an dòchas gun gabhadh na h-uireasbhaidhean topological a chleachdadh gus beagan de lionn no stuthan eile a ghiùlan am broinn innealan beaga. 

“Mar eisimpleir, is dòcha gum b’ urrainn dha gnìomhan a choileanadh taobh a-staigh cealla synthetigeach, ”thuirt Zhang. 

Tha an sgioba rannsachaidh cuideachd a’ toirt a-steach co-ùghdar agus neach-rannsachaidh iar-dhotaireil UChicago Ali Mozaffari. Bidh an sgioba a-nis ag obair gus deuchainnean a dhèanamh gus co-dhùnaidhean teòiridheach a dhearbhadh.