Araştırmacılar Sıvı Kristal İle Yeni Bilgi İşlem Yolunu Keşfetti

Chicago Üniversitesi Pritzker Moleküler Mühendisliği Okulu'ndaki araştırmacılar, sıvı kristal adı verilen bir malzeme ile mantık işlemleri için gerekli temel öğelerin nasıl tasarlanacağını gösterdiler. Yeni gelişme, türünün ilk örneği ve hesaplamaları gerçekleştirmenin yepyeni bir yoluna yol açabilir. 

Araştırma yayınlandı Bilim Gelişmeler.

Yeni teknik hemen transistörler veya bilgisayarlarla sonuçlanmayacak olsa da, hesaplama, algılama ve robotikte yeni işlevlere sahip cihazlar yaratmada uzun bir yol kat edebilir.

Juan de Pablo, Moleküler Mühendislik alanında Liew Ailesi Profesörü ve Argonne Ulusal Laboratuvarı'nda kıdemli bilim insanıdır. Aynı zamanda araştırmanın kıdemli yazarıdır. 

Juan de Pablo, "Bir devrenin temel yapı taşlarını -kapılar, amplifikatörler ve iletkenler- oluşturabileceğinizi gösterdik; bu da onları daha karmaşık işlemleri gerçekleştirebilecek düzenlemelere dönüştürebileceğiniz anlamına geliyor," dedi. "Bu, aktif malzemeler alanı için gerçekten heyecan verici bir adım."

Sıvı Kristaller

Araştırma, ağırlıklı olarak sıvı kristal adı verilen bir malzeme türüne odaklandı. Bir sıvı kristalin benzersiz özelliklerinden biri, moleküllerinin genellikle uzun olması ve bir araya getirildiklerinde bir şekilde düzenli bir yapı benimsemeleridir. Ancak bu yapı, sıvıya benzer şekilde hareket edebilir ve bilim adamları bunun gibi benzersiz özellikleri yeni teknolojiler oluşturmak için kullanabilirler. 

Farklı moleküler düzen, tüm sıvı kristallerde, düzenli bölgelerin birbiriyle temas edebileceği noktalar olduğu anlamına gelir. Yönleri tam olarak uyuşmadığı için, bilim adamları buna “topolojik kusurlar” diyorlar ve sıvı kristal de hareket ettikçe noktalar da hareket ediyor. 

Bilim adamları ekibi, bu kusurların bilgi taşımak için kullanılıp kullanılamayacağını araştırıyor. Bununla birlikte, onlardan teknoloji yaratmak, onları istenilen yere hareket ettirebilmeyi gerektirecekti ve bu noktaya kadar davranışlarını kontrol etmek son derece zordu.

Juan, "Normalde, aktif bir sıvı kristalle yapılan bir deneye mikroskoptan bakarsanız, tam bir kaos - her yerde hareket eden kusurlar görürsünüz" dedi.

Atılım

Atılım geçen yıl, Pritzker Moleküler Mühendisliği Okulu'nda doktora sonrası araştırmacı olan Rui Zhang tarafından yönetilen Pablo'nun laboratuvarında yürütülen bir projeyle geldi. UChicago'dan Prof. Margaret Gardel'in laboratuvarı ve Stanford'dan Prof. Zev Bryant'ın laboratuvarı ile birlikte çalıştı. 

Ekip, topolojik kusurları kontrol etmek için kullanılabilecek bir dizi teknik keşfetti. Belirli alanlara ışık tutarak likit kristalde enerjiyi nereye koyduklarını kontrol etselerdi, kusurlar belirli yönlere yönlendirilebilirdi. 

Zhang, "Bunlar, bir devredeki elektronların birçok özelliğine sahiptir - onları uzun mesafelere taşıyabilir, yükseltebilir ve bir transistör geçidindeki gibi taşımalarını kapatabilir veya açabiliriz, bu da onları nispeten karmaşık işlemler için kullanabileceğimiz anlamına gelir" dedi.

Hesaplamalar, sistemlerin hesaplamalar için kullanılabileceğini öne sürse de, büyük olasılıkla yumuşak robotik alanında daha yararlı olacaktır. Ekip, aktif sıvı kristallerin yardımıyla kendi "düşünmelerinin" bir kısmını gerçekleştiren yumuşak robotlar yaratabileceklerine inanıyor. 

Ayrıca, topolojik kusurların küçük miktarlarda sıvı veya diğer malzemeleri küçük cihazların içine taşımak için kullanılabileceğini umuyorlar. 

Zhang, "Örneğin, belki sentetik bir hücre içinde işlevler gerçekleştirilebilir," dedi. 

Araştırma ekibi aynı zamanda ortak yazar ve UChicago doktora sonrası araştırmacısı Ali Mozaffari'yi de içermektedir. Ekip şimdi teorik bulguları doğrulamak için deneyler yapmak için çalışacak.