Истражувачите открија нов начин на пресметување со течен кристал

Истражувачите од Универзитетот во Чикаго Прицкер Факултетот за молекуларно инженерство покажаа како да се дизајнираат основните елементи потребни за логички операции со материјал наречен течен кристал. Новиот развој е прв од ваков вид и може да доведе до сосема нов начин на извршување на пресметките. 

Истражувањето беше објавено во Напредокот на науката.

Иако новата техника нема веднаш да резултира со транзистори или компјутери, таа би можела многу да помогне во создавање уреди со нови функции во пресметките, сензорите и роботиката.

Хуан де Пабло е професор на семејството Лив по молекуларно инженерство и виш научник во Националната лабораторија Аргон. Тој е и постар автор на истражувањето. 

„Покажавме дека можете да ги создадете елементарните градежни блокови на колото - порти, засилувачи и спроводници - што значи дека треба да можете да ги составите во аранжмани способни да изведуваат посложени операции“, рече Хуан де Пабло. „Тоа е навистина возбудлив чекор за полето на активни материјали“.

Течни кристали

Истражувањето во голема мера се фокусираше на еден вид материјал наречен течен кристал. Едно од уникатните својства на течниот кристал е тоа што неговите молекули обично се издолжени и тие прифаќаат малку уредена структура кога се спакувани заедно. Сепак, оваа структура може да се префрли наоколу слично на течноста, а научниците можат да користат уникатни својства како оваа за да изградат нови технологии. 

Различниот молекуларен ред значи дека има точки во сите течни кристали каде што подредените региони можат да дојдат во контакт едни со други. Бидејќи нивните ориентации не се совпаѓаат совршено, научниците го нарекуваат „тополошки дефекти“, а точките се движат наоколу додека се движи и течниот кристал. 

Тимот научници истражува дали овие дефекти би можеле да се користат за пренесување информации. Со тоа, создавањето технологија од нив ќе бара способност да се движат наоколу каде што се сака, и до овој момент беше исклучително тешко да се контролира нивното однесување.

„Нормално, ако погледнете низ микроскоп во експеримент со активен течен кристал, ќе видите целосен хаос - дефекти се префрлаат насекаде“, рече Хуан.

Пробивот

Пробивот дојде минатата година со проект во лабораторијата на Пабло предводен од Руи Џанг, кој беше постдокторски научник на Факултетот за молекуларно инженерство Прицкер. Работел заедно со лабораторијата на проф. Маргарет Гардел од Чикаго и лабораторијата на проф. Зев Брајант од Стенфорд. 

Тимот откри збир на техники кои може да се користат за контрола на тополошките дефекти. Ако тие контролираа каде ја внесуваат енергијата во течниот кристал, што беше направено со осветлување на одредени области, дефектите може да се насочат во одредени насоки. 

„Тие имаат многу карактеристики на електроните во колото - можеме да ги движиме на долги растојанија, да ги засилиме и да го затвориме или отвориме нивниот транспорт како во портата на транзистор, што значи дека би можеле да ги користиме за релативно софистицирани операции“, рече Џанг.

Додека пресметките сугерираат дека системите би можеле да се користат за пресметки, тие најверојатно би биле покорисни во областа на меката роботика. Тимот верува дека тие би можеле да создадат мека роботика која спроведува некои од нивните сопствени „размислувања“ со помош на активни течни кристали. 

Тие, исто така, се надеваат дека тополошките дефекти би можеле да се искористат за транспорт на мали количини течност или други материјали во мали уреди. 

„На пример, можеби некој би можел да врши функции во синтетичка ќелија“, рече Џанг. 

Истражувачкиот тим го вклучува и коавторот и постдокторски истражувач од Чикаго Али Мозафари. Тимот сега ќе работи на спроведување експерименти за да ги потврди теоретските наоди.