تقنية النانو

كيف تغير تقنية النانو الطريقة التي نصمم ونبني بها أجهزة الكمبيوتر

كيف تغير تقنية النانو الطريقة التي نصمم ونبني بها أجهزة الكمبيوتر

تتزايد شهرة تقنية النانو في الحوسبة مع استمرار تحسين أجهزة الكمبيوتر للأبعاد الأصغر والأصغر.

تقنية النانو على وجه التحديد هي تطبيق "الأشياء الصغيرة للغاية" في التكنولوجيا ، والتي يمكن استقراءها لتغطية أي عدد من التقنيات التي تستخدم أجزاء نانومترية في السمك.

يتطور قطاع التكنولوجيا بأكمله باستمرار من خلال أحدث الاتجاهات والاختراعات التكنولوجية وتكنولوجيا النانو تعد بجعل أجهزة الكمبيوتر أسرع وأكثر قوة وتشغيل أكثر سلاسة في حجم إجمالي أصغر. إنه قطاع واعد في الحوسبة ، ولكن لفهم مدى أهمية الدور الذي يلعبه ، أولاً ، يجب أن نتراجع خطوة إلى الوراء ونحصل على صورة أفضل لماهية تقنية النانو في المقام الأول.

ما هي تقنية النانو؟

تعود الأفكار الكامنة وراء تقنية النانو في الأصل إلى المفاهيم التي اقترحها الفيزيائي ريتشارد فاينمان. أثناء حديثه في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في عام 1959 ، بدأ في وصف العمليات التي من شأنها أن تسمح للعلماء والمهندسين بالتحكم في الذرات والجزيئات المفردة ومعالجتها. كان في هذه المناقشة أن صاغ فاينمان مصطلح "تكنولوجيا النانو" لأول مرة.

لن يكون الأمر كذلك حتى أوائل الثمانينيات عندما تم استخدام مجاهر المسح لمراقبة الذرات الفردية ، ناهيك عن تقنية التلاعب بها.

على المستوى التقني ، قد يكون من الصعب فهم تقنية النانو. النانومتر الواحد يعادل جزء من المليار من المتر. على الرغم من ذلك ، من الصعب بعض الشيء فهم مدى صغر هذا الحجم تمامًا. بالنسبة للمنظور ، يوجد 25.4 مليون نانومتر في البوصة الواحدة ، وربما منظور أكبر ، إذا كان حجم الرخام القياسي بحجم نانومتر ، فإن حجم الأرض سيكون مترًا واحدًا فقط.

ذات صلة: العلماء يطورون معادن جديدة والتي تسرِّق قوة أكثر فاعلية

تقنية النانو صغيرة. تتطلب معظم تكنولوجيا النانو مجاهر قوية للغاية لتطويرها ورؤيتها ، نظرًا لأن الهياكل الفعلية تعادل حجم الذرات.

الأدوات المستخدمة في مجال تكنولوجيا النانو هي مجهر المسح النفقي ، أو STM ، ومجهر القوة الذرية ، أو AFM. من خلال هذين النوعين من المجاهر تشكل الكثير من قطاع تكنولوجيا النانو.

إحدى الحقائق المثيرة للاهتمام حول تاريخ تقنية النانو هي أنها استخدمت تقنيًا لآلاف السنين. في الأيام الأولى لإنشاء الزجاج المعشق ، تمت إضافة جزيئات الذهب والفضة إلى خليط الزجاج لتغيير ألوان الزجاج. لم يعرف حدادة الزجاج في ذلك الوقت سوى القليل ، ولكن هذه الإضافة كانت في الواقع تغير التركيب الجزيئي للزجاج ، وليس اللون فقط.

كيف تغير تكنولوجيا النانو الحوسبة

بالانتقال إلى تقنية النانو في قطاع الحوسبة ، يمكننا البدء في تطوير فهم أفضل لمدى بروز التكنولوجيا في الفضاء.

الأنابيب النانوية الكربونية هي إحدى التقنيات التي تساعد في تطوير تصميمات ترانزستور أصغر وأسرع ، على يد شركة IBM بشكل أساسي. تقوم شركة IBM بتطوير ترانزستورات الأنابيب النانوية الكربونية لمحاولة منع تقادم الترانزستورات القائمة على السيليكون. بعد عام 2020 ، هذا العام ، من المفترض أن تكون ترانزستورات السيليكون قد وصلت إلى الحد الأقصى المادي للتحسين. من ناحية أخرى ، ستوفر الترانزستورات القائمة على الأنابيب النانوية الكربونية بديلاً يستمر في التحسين.

الكثير من الهدف وراء هذا الدفع لإنشاء ترانزستورات أصغر وأصغر لأجهزة الكمبيوتر هو مواكبة قانون مور. هذا القانون ، أو أكثر من التنبؤ ، هو الذي ينص على أن عدد الترانزستورات التي يمكن تعبئتها في دائرة ذات حجم معين سوف يتضاعف كل عامين.

ذات صلة: العلماء يبنون روبوتات الحمض النووي التي يمكن أن تقدم الدواء يومًا ما داخل جسمك

إن مواكبة ذلك يعني أنه بحلول نهاية هذا العام ، سيحتاج المهندسون إلى أن يكونوا قادرين على إنشاء هياكل ترانزستور أصغر من 5 نانومتر.

واحدة من أكبر المشاكل مع ترانزستورات الأنابيب النانوية الكربونية هي أنه في حين أن الباحثين قادرون على جعلها صغيرة بشكل لا يصدق ، فإن أدائها كترانزستورات أقل من ترانزستورات السيليكون. ومع ذلك ، يقترب الباحثون بسرعة من الحلول للتغلب على هذه المشكلة. العلماء في جامعة ويسكونسن ماديسون يطورون ترانزستورات الأنابيب النانوية الكربونية القادرة على التفوق في الأداء على ترانزستورات السيليكون. في الواقع ، كان أدائهم المختبَر أعلى 1.9 مرة من ترانزستورات السيليكون.

إذا كان قابلاً للتطوير والتكرار ، فسيكون هذا أحد أهم التطورات في تصميم الترانزستور العملي في العقود العديدة الماضية. كل ذلك على يد تكنولوجيا النانو.

يعتقد كبار الباحثين في هذا المجال أن ترانزستورات الأنابيب النانوية الكربونية يجب أن تكون قادرة على العمل بسرعة 5 أضعاف وطاقة أقل بخمس مرات من ترانزستورات السيليكون. ومع ذلك ، هذا في سيناريو مثالي. المشكلة الحقيقية في هذا المجال من الحوسبة النانوية هي صنع وعزل ترانزستورات الأنابيب النانوية الكربونية.

من الصعب جدًا عزل الأنابيب النانوية الكربونية النقية لاستخدامها في الترانزستورات. الشوائب الموجودة في أي جزء من الأنابيب النانوية تجعل الترانزستور عديم الفائدة.

كما يمكنك أن تقول من هذه النظرة إلى تطوير تكنولوجيا النانو في عالم الأنابيب النانوية الكربونية ، فلا شيء يكون سهلاً عندما تعمل بمثل هذا النطاق المتناقص.

في مجال علوم الكمبيوتر ، يتم أيضًا تقييم تقنية النانو كطريقة أفضل لنقل البيانات. بعيدًا عن الأجهزة النانوية المادية ، يبحث الفيزيائيون باستخدام شيء يعرف باسم الفوتونات النانوية. سيؤدي ذلك إلى إرسال إشارات ضوئية بحجم النانو لتشفير البيانات وفك تشفيرها.

ذات صلة: العلماء ينتجون نسخة مجهرية من موناليزا باستخدام شرائط الحمض النووي

إجمالاً ، تلعب تقنية النانو دورًا رئيسيًا وستلعب دورًا رئيسيًا في تعزيز علوم الكمبيوتر وتطوير الكمبيوتر. مع قدرات العلوم الإنسانية المتزايدة باستمرار لإنشاء ومراقبة جوانب من العالم على مقياس نانومتر ، ليس هناك شك في أن مستقبل الحوسبة الحديثة ومستقبل التكنولوجيا الحديثة هو في الواقع تقنية النانو.


شاهد الفيديو: Top 3 Nano Technologies (شهر اكتوبر 2021).