นักวิจัยค้นพบวิธีการคำนวณใหม่ด้วยคริสตัลเหลว

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยชิคาโก้ Pritzker School of Molecular Engineering ได้แสดงให้เห็นว่าสามารถออกแบบองค์ประกอบพื้นฐานที่จำเป็นสำหรับการดำเนินการตรรกะด้วยวัสดุชนิดหนึ่งที่เรียกว่าคริสตัลเหลว การพัฒนใหม่นี้เป็นครั้งแรกของชนิดนี้ และอาจนำไปสู่วิธีการคำนวณใหม่

การวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ใน Science Advances.

แม้ว่าเทคนิคใหม่นี้จะไม่นำไปสู่การสร้างทรานซิสเตอร์หรือคอมพิวเตอร์ทันที แต่ก็สามารถนำไปสู่การสร้างอุปกรณ์ที่มีฟังก์ชันใหม่ในการคำนวณ การตรวจจับ และหุ่นยนต์

Juan de Pablo เป็น Liew Family Professor in Molecular Engineering และนักวิจัยอาวุโสที่ Argonne National Laboratory เขายังเป็นนักวิจัยอาวุโสของการวิจัยนี้

“เราแสดงให้เห็นว่าสามารถสร้างบล็อกการสร้างพื้นฐานของวงจร — ประตู อมพลิฟายเออร์ และตัวนำ — ซึ่งหมายความว่าคุณควรจะสามารถประกอบพวกมันเข้าด้วยกันเพื่อสร้างการดำเนินการ phức tạpมากขึ้น” Juan de Pablo กล่าว “这是一个非常น่าสนใจสำหรับสาขาวัสดุอันตรกิริยา”

คริสตัลเหลว

การวิจัยนี้มุ่งเน้นไปที่วัสดุชนิดหนึ่งที่เรียกว่าคริสตัลเหลว หนึ่งในคุณสมบัติเฉพาะของคริสตัลเหลวคือโมเลกุลมักจะยาวและรับโครงสร้างที่มีระเบียบเมื่อพวกมันถูกบรรจุเข้าด้วยกัน อย่างไรก็ตาม โครงสร้างนี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้เหมือนกับของเหลว และนักวิทยาศาสตร์สามารถใช้คุณสมบัติเหล่านี้เพื่อสร้างเทคโนโลยีใหม่

การเรียงสับเปลี่ยนโมเลกุลที่แตกต่างกันหมายความว่ามีจุดที่ภูมิภาคที่มีระเบียบสามารถติดต่อกับ nhauได้ เนื่องจากการเรียงสับเปลี่ยนไม่ตรงกัน นักวิทยาศาสตร์เรียกว่า “ข้อบกพร่องที่เป็นรูปทรงเรขาคณิต” และจุดเหล่านี้เคลื่อนที่เมื่อคริสตัลเหลวเคลื่อนที่

ทีมนักวิจัยกำลังสำรวจว่าข้อบกพร่องเหล่านี้สามารถใช้เพื่อถ่ายทอดข้อมูลได้หรือไม่ โดยสร้างเทคโนโลยีจากพวกมันจะต้องมีความสามารถในการเคลื่อนย้ายพวกมันไปที่ต้องการ และมันเป็นเรื่องที่ยากมากที่จะควบคุมพฤติกรรมของพวกมันจนถึงตอนนี้

“ปกติแล้ว หากคุณดูผ่านกล้องจุลทรรศน์ที่การทดลองด้วยคริสตัลเหลวที่มีพลังงาน คุณจะเห็นความวุ่นวาย — ข้อบกพร่องที่เคลื่อนที่ไปทั่ว” Juan กล่าว

การผ่านทาง

การผ่านทางเกิดขึ้นเมื่อปีที่แล้วด้วยโครงการในห้องปฏิบัติการของ Pablo ที่นำโดย Rui Zhang ซึ่งเป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่ Pritzker School of Molecular Engineering เขาทำงานร่วมกับ Prof. Margaret Gardel จาก UChicago และ Prof. Zev Bryant จาก Stanford

ทีมนักวิจัยค้นพบชุดเทคนิคที่สามารถใช้เพื่อควบคุมข้อบกพร่องที่เป็นรูปทรงเรขาคณิต หากพวกเขาควบคุมที่ไหนที่พวกเขาวางพลังงานลงในคริสตัลเหลว ซึ่งทำได้โดยการส่องแสงไปยังพื้นที่เฉพาะ ข้อบกพร่องสามารถเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่เฉพาะเจาะจง

“ข้อบกพร่องเหล่านี้มีลักษณะหลายอย่างที่คล้ายกับอิเล็กตรอนในวงจร — เราสามารถเคลื่อนย้ายพวกมันไประยะทางไกล เพิ่มพวกมัน และปิดหรือเปิดการขนส่งของพวกมันเหมือนกับประตูทรานซิสเตอร์ ซึ่งหมายความว่าเราสามารถใช้พวกมันสำหรับการดำเนินการ phức tạpมากขึ้น” Zhang กล่าว

แม้ว่าคำนวณจะแนะนำว่าระบบเหล่านี้สามารถใช้สำหรับการคำนวณ แต่พวกมันจะน่าจะมีประโยชน์มากกว่าในด้านหุ่นยนต์แบบอ่อน ทีมนักวิจัยเชื่อว่าพวกเขาสามารถสร้างหุ่นยนต์แบบอ่อนที่สามารถคิดได้บางส่วนด้วยความช่วยเหลือของคริสตัลเหลวที่มีพลังงาน

พวกเขายังหวังว่าข้อบกพร่องที่เป็นรูปทรงเรขาคณิตจะสามารถใช้เพื่อขนส่งของเหลวหรือวัสดุอื่นๆ ในอุปกรณ์ที่เล็กมาก

“ตัวอย่างเช่น อาจเป็นไปได้ที่จะดำเนินการภายในเซลล์แบบสังเคราะห์” Zhang กล่าว

ทีมนักวิจัยนี้ยังรวมถึง Ali Mozaffari นักวิจัยหลังปริญญาเอกจาก UChicago ทีมนี้จะทำงานเพื่อดำเนินการการทดลองเพื่อยืนยันผลการวิจัยทางทฤษฎี