Araştırmacılar Sıvı Kristal ile Hesaplama Yapmanın Yeni Bir Yolunu Keşfetti

Chicago Üniversitesi Pritzker Moleküler Mühendislik Okulu’ndaki araştırmacılar, sıvı kristal adı verilen bir malzemeyle mantık işlemleri için gerekli temel unsurları tasarlayabilmenin bir yolunu gösterdiler. Yeni gelişme, ilk kez gerçekleştirilen bir şey ve tamamen yeni bir hesaplama yöntemine yol açabilir.

Araştırma Science Advances‘de yayımlandı.

Yeni teknik, hemen transistörler veya bilgisayarlar üretmeyecek olsa da, hesaplama, algılama ve robotikte yeni işlevlere sahip cihazlar oluşturmak için uzun bir yol kat edebilir.

Juan de Pablo, Moleküler Mühendislik alanında Liew Ailesi Profesörü ve Argonne Ulusal Laboratuvarı’nda kıdemli bilim adamıdır. Ayrıca araştırmanın kıdemli yazarıdır.

“Devrelerin temel yapı taşlarını – kapıları, amplifikatörleri ve iletkenleri – oluşturabileceğimizi gösterdik, bu da daha karmaşık işlemler gerçekleştirebilecek düzenekler oluşturulabileceği anlamına geliyor” dedi Juan de Pablo. “Etkin malzemeler alanı için gerçekten heyecan verici bir adım.”

Sıvı Kristaller

Araştırma, sıvı kristal adı verilen bir malzeme türü üzerinde yoğunlaştı. Sıvı kristallerin benzersiz özelliklerinden biri, moleküllerinin genellikle uzamış olması ve bir araya geldiklerinde belirli bir düzen benimsemeleridir. Ancak bu yapı, sıvı gibi değişebilir ve bilim adamları bu özel özelliklerden yeni teknolojiler oluşturmak için yararlanabilir.

Farklı moleküler düzen, tüm sıvı kristallerde düzenlenmiş bölgelerin birbirleriyle temas edebileceği noktalar olduğu anlamına gelir. Ancak их yönelimleri mükemmel bir şekilde eşleşmediği için bilim adamları buna “topolojik hatalar” diyor ve bu noktalar sıvı kristalin hareketiyle birlikte hareket ediyor.

Bilim adamları, bu hataların bilgi taşıyabilme olasılığını araştırıyorlar. Bununla birlikte, bu teknolojiden yararlanmak için onları istenilen yerlerde hareket ettirebilme yeteneğine ihtiyaç duyuluyor ve şimdiye kadar onların davranışlarını kontrol etmek çok zor oldu.

“Normalde, aktif bir sıvı kristal deneyini mikroskop altında inceleseniz, her yerde kaos – her yerde değişen hatalar görürsünüz” dedi Juan.

Çığır Açan Keşif

Çığır açan keşif, geçen yıl Pablo’nun laboratuvarında Rui Zhang tarafından yürütülen bir projeyle gerçekleşti. Zhang, Pritzker Moleküler Mühendislik Okulu’ndan bir postdoktor araştırma görevlisiydi ve UChicago’dan Prof. Margaret Gardel’in laboratuvarı ve Stanford’dan Prof. Zev Bryant’ın laboratuvarıyla birlikte çalıştı.

Ekibin, topolojik hataları kontrol edebilecek bir dizi teknik keşfetti. Sıvı kristale enerji verdikleri yerleri kontrol ettikleri takdirde – bu, belirli alanlara ışık tutarak yapıldı – hataları belirli yönlerde yönlendirebilirler.

“Bu hatalar, bir devredeki elektronların birçok özelliğini taşıyor – onları uzun mesafelere hareket ettirebilir, amplifiye edebilir ve bir transistör kapısı gibi açıp kapatabiliriz, bu da nispeten karmaşık işlemler için kullanılabilir anlamına geliyor” dedi Zhang.

Hesaplamalar, bu sistemlerin hesaplamalar için kullanılabileceğini gösteriyor, ancak muhtemelen yumuşak robotik alanlarında daha faydalı olacaklar. Ekibin görüşüne göre, aktif sıvı kristallerin yardımıyla bazı kendi “düşüncelerini” gerçekleştirebilen yumuşak robotlar oluşturabilirler.

Ayrıca, topolojik hataların küçük miktarlarda sıvı veya diğer malzemeleri tinye cihazlar içinde taşıyabilmesi umut ediliyor.

“Örneğin, sentetik bir hücre içinde fonksiyonlar gerçekleştirebilirdik” dedi Zhang.

Araştırma ekibinde UChicago’dan postdoktor araştırma görevlisi Ali Mozaffari de yer alıyor. Ekibin şimdi teorik bulguları doğrulamak için deneyler gerçekleştirmesi gerekiyor.