연구자들, 액정으로 컴퓨팅 하는 새로운 방법 발견

시카고 대학 프리츠커 분자 공학 학교의 연구자들은 액정이라는 재료를 사용하여 논리 연산에 필요한 기본 요소를 설계하는 방법을 보여주었습니다. 이新的 개발은 최초의 종류이며, 새로운 컴퓨팅 방법을 수행할 수 있습니다.

이 연구는 Science Advances에 발표되었습니다.

새로운 기술은 즉시 트랜지스터나 컴퓨터를 생성하지는 않지만, 컴퓨팅, 센싱, 로봇틱스에서 새로운 기능을 가진 장치를 생성하는 데 큰 도움이 될 수 있습니다.

Juan de Pablo는 분자 공학의 Liew Family Professor이자 Argonne National Laboratory의 선임 과학자입니다. 그는 또한 연구의 선임 저자입니다.

“우리는 회로의 기본 빌딩 블록 – 게이트, 앰프, 컨덕터 – 를 생성할 수 있음을 보여주었습니다. 이는 더 복잡한 연산을 수행할 수 있는 배열을 조립할 수 있음을 의미합니다. 이는 액티브 물질 분야에本当に 흥미로운 단계입니다.”라고 Juan de Pablo는 말했다.

액정

이 연구는 액정이라는 재료에 중점을 두었습니다. 액정의 분자는 일반적으로 길쭉한 모양을 가지고 있으며, 함께 패킹될 때 어느 정도 정렬된 구조를 가지고 있습니다. 그러나 이 구조는 액체와 유사하게 변형될 수 있으며, 과학자들은 이러한 고유한 특성을 사용하여 새로운 기술을 개발할 수 있습니다.

액정의 분자 정렬은 서로 다른 순서를 가지고 있으며, 이러한 순서는 서로 완벽하게 일치하지 않습니다. 과학자들은 이러한 불일치를 “위상 결함”이라고 하며, 이러한 결함은 액정의 이동과 함께 이동합니다.

과학자들은 이러한 결함을 사용하여 정보를 전달할 수 있는지 조사하고 있습니다. 그러나 이러한 기술을 개발하려면 이러한 결함을 원하는 위치로 이동할 수 있어야 하며, 이는 지금까지 매우 어려운 작업이었습니다.

“일반적으로, 현미경으로 액티브 액정을 관찰하면 완전한 혼란 – 모든 곳에서 결함이 이동하는 것을 볼 수 있습니다.”라고 Juan은 말했다.

돌파구

돌파구는 지난해 Pablo의 연구실에서 Rui Zhang가 이끄는 프로젝트에서 발생했습니다. 그는 UChicago의 Margaret Gardel 연구실과 Stanford의 Zev Bryant 연구실과 함께 일했습니다.

연구팀은 위상 결함을 제어할 수 있는 기술 세트를 발견했습니다. 액정의 특정 영역에 에너지를 넣는 방법, 즉 특정 영역에 빛을 비추는 방법을 사용하여 결함을 특정 방향으로 이동할 수 있습니다.

“이들은 회로의 전자와 유사한 특성을 가지고 있습니다. 우리는它们를远距离로 이동시킬 수 있고, 증폭할 수 있으며, 트랜지스터 게이트와 같이 열거나 닫을 수 있습니다. 이는 비교적 복잡한 연산을 수행할 수 있음을 의미합니다.”라고 Zhang는 말했다.

계산에 따르면 이러한 시스템은 컴퓨팅에 사용될 수 있지만, 소프트 로봇틱스 분야에서 더 유용할 것입니다. 연구팀은 액티브 액정을 사용하여 일부 “생각”을 수행할 수 있는 소프트 로봇을 생성할 수 있을 것이라고 믿습니다.

그들은 또한 위상 결함을 사용하여 작은 액체 또는 기타 물질을 작은 장치 내에서 이동할 수 있을 것이라고希望합니다.

“예를 들어, 합성 세포 내에서 기능을 수행할 수 있을 것입니다.”라고 Zhang는 말했다.

연구팀에는 공동 저자이자 UChicago의 박사 후 연구원인 Ali Mozaffari도 포함됩니다. 연구팀은 이제 실험을 수행하여 이론적인 발견을 확인할 것입니다.