Peneliti Temukan Cara Baru Komputasi Dengan Liquid Crystal

Para peneliti di University of Chicago Pritzker School of Molecular Engineering telah mendemonstrasikan bagaimana merancang elemen dasar yang diperlukan untuk operasi logika dengan bahan yang disebut kristal cair. Perkembangan baru ini adalah yang pertama dari jenisnya, dan dapat mengarah pada cara baru dalam melakukan komputasi. 

Penelitian ini dipublikasikan di Kemajuan ilmu pengetahuan.

Meskipun teknik baru ini tidak akan langsung menghasilkan transistor atau komputer, teknik ini bisa sangat membantu dalam menciptakan perangkat dengan fungsi baru dalam komputasi, penginderaan, dan robotika.

Juan de Pablo adalah Profesor Keluarga Liew di bidang Teknik Molekuler dan ilmuwan senior di Argonne National Laboratory. Dia juga penulis senior penelitian ini. 

"Kami menunjukkan bahwa Anda dapat membuat blok-blok penyusun dasar sebuah rangkaian—gerbang, penguat, dan konduktor—yang berarti Anda seharusnya dapat menyusunnya menjadi susunan yang mampu melakukan operasi yang lebih kompleks," kata Juan de Pablo. "Ini merupakan langkah yang sangat menarik bagi bidang material aktif."

Kristal Cair

Penelitian ini sangat terfokus pada jenis bahan yang disebut kristal cair. Salah satu sifat unik dari kristal cair adalah molekulnya biasanya memanjang, dan mereka mengadopsi struktur yang agak teratur ketika dikemas bersama. Namun, struktur ini dapat bergeser mirip dengan cairan, dan ilmuwan dapat menggunakan sifat unik seperti ini untuk membangun teknologi baru. 

Urutan molekul yang berbeda berarti bahwa ada bintik-bintik di semua kristal cair di mana daerah yang dipesan dapat bersentuhan satu sama lain. Karena orientasi mereka tidak cocok dengan sempurna, para ilmuwan menyebutnya "cacat topologi", dan bintik-bintik bergerak seperti kristal cair juga bergerak. 

Tim ilmuwan sedang menyelidiki apakah cacat ini dapat digunakan untuk membawa informasi. Dengan demikian, menciptakan teknologi dari mereka akan membutuhkan kemampuan untuk memindahkan mereka ke tempat yang diinginkan, dan sangat sulit untuk mengontrol perilaku mereka hingga saat ini.

"Biasanya, jika Anda melihat melalui mikroskop pada percobaan dengan kristal cair aktif, Anda akan melihat kekacauan total - cacat bergeser ke mana-mana," kata Juan.

Terobosan

Terobosan datang tahun lalu dengan sebuah proyek di lab Pablo yang dipimpin oleh Rui Zhang, seorang sarjana postdoctoral di Pritzker School of Molecular Engineering. Dia bekerja bersama lab Prof. Margaret Gardel dari UChicago dan lab Prof. Zev Bryant dari Stanford. 

Tim menemukan satu set teknik yang dapat digunakan untuk mengontrol cacat topologi. Jika mereka mengontrol di mana mereka memasukkan energi ke dalam kristal cair, yang dilakukan dengan menyinari area tertentu, cacat dapat dipandu ke arah tertentu. 

“Ini memiliki banyak karakteristik elektron dalam rangkaian – kita dapat memindahkannya ke jarak jauh, memperkuatnya, dan menutup atau membuka transpornya seperti di gerbang transistor, yang berarti kita dapat menggunakannya untuk operasi yang relatif canggih,” kata Zhang.

Sementara perhitungan menunjukkan bahwa sistem dapat digunakan untuk perhitungan, kemungkinan besar akan lebih berguna di bidang robotika lunak. Tim percaya bahwa mereka dapat membuat robot lunak yang melakukan beberapa "pemikiran" mereka sendiri dengan bantuan kristal cair aktif. 

Mereka juga berharap cacat topologi dapat digunakan untuk mengangkut sejumlah kecil cairan atau bahan lain di dalam perangkat kecil. 

“Misalnya, mungkin seseorang bisa menjalankan fungsi di dalam sel sintetis,” kata Zhang. 

Tim peneliti juga termasuk rekan penulis dan peneliti postdoctoral UChicago Ali Mozaffari. Tim sekarang akan bekerja untuk melakukan eksperimen untuk mengkonfirmasi temuan teoretis.