Các kỹ sư người Mỹ đã thiết kế được chiếc máy tính đầu tiên làm hoàn toàn từ"ống nano" carbon siêu nhỏ - một bước tiến lớn nhằm đáp ứng nhu cầu về các loạithiết bị điện tử nhanh hơn và nhỏ hơn.
Mặc dù chỉ thực hiện được các chức năng cơ bản ở tốc độ của một chiếc máytính những năm 1950, nhưng chiếc máy này vẫn được coi là một bước đột phá trongviệc tìm kiếm giải pháp thay thế cho các bóng bán dẫn bằng silicon có nhiệm vụkiểm soát nguồn điện cấp cho các vi mạch của máy tính.
Kết quả công trình mới này đã công bố trên tạp chí Nature số ra ngày 25/9.
Ống nano carbon (CNTs) là loại ống đơn lớp, dạng cuộn được cấu thành từ cácnguyên tử carbon - 10 vạn ống này mới có độ dày bằng một ngọn tóc của con người.Chúng có thể uốn cong và có tỷ lệ độ bền/trọng lượng cao nhất trong tất cả cácloại vật liệu từng được biết tới.
Silicon là một chất bán dẫn tốt nhưng không thể đạt được độ mỏng như vậy. Cấutrúc của CNTs cho phép chúng dẫn điện tốt hơn - và do đó, tạo ra những bóng bándẫn hoạt động nhanh, có hiệu quả năng lượng cao và nhỏ hơn silicon. Tuy nhiên,việc tạo ra các con chíp bằng ống nano trên thực tế không hề dễ dàng.
Theo giáo sư Subhasish Mitra thuộc trường Đại học Standford, người chủ trìnghiên cứu, mặc dù nhiều người đã nói về một kỷ nguyên mới của các thiết bị điệntử bằng ống nano carbon thay thế cho silicon, nhưng cho tới nay mới có rất ítcác hệ thống kỹ thuật số hoàn chỉnh sử dụng công nghệ thú vị này được tạo ra.Kết quả nghiên cứu của ông sẽ là bằng chứng mới nhất.
Chiếc máy tính được thiết kế trong phòng thí nghiệm của Khoa Kỹ thuật côngtrình thuộc Đại học Stanford chỉ có kích cỡ vài milimet vuông, có thể thực hiệncác phép tính cơ bản và có khả năng phân loại số.
Nó sử dụng 178 bóng bán dẫn, mỗi cái chứa 10 đến 200 ống nano. Tốc độ của máychỉ là 1 kilohert, nhỏ hơn hàng triệu lần so với các loại máy tính hiện nay.
Giới hạn 178 bóng bán dẫn của chiếc máy là do nhóm thiết kế đã sử dụng một cơsở chế tạo mạch điện tử của trường đại học chứ không phải theo dây chuyền côngnghiệp, do đó trên lý thuyết hoàn toàn có thể làm ra chiếc máy to và nhanh hơnnhiều.
Chiếc máy cũng chạy hệ điều hành cơ bản, cho phép thực hiện đa tác vụ vàchuyển đổi giữa hai quá trình thao tác.
Giáo sư Mitra và nhóm cộng sự đã phải xử lý những hạn chế vốn có của bóng bándẫn CNTs, đó là: các ống không phải luôn xếp theo đúng một đường thẳng, nghĩa lànếu một ống đặt sai vị trí có thể gây ra thiếu pha, trong khi đó các ống khác bịthay đổi hình dạng và có thể không bật nguồn lên hoặc tắt đi được.
Nhóm thiết kế đã tìm ra một phương pháp để đốt cháy và tiêu hủy CNTs khôngkiểm soát được trong một bóng bán dẫn, đồng thời thay thế những ống đặt sai vịtrí.
Giám đốc khoa học vật lý của Trung tâm nghiên cứu Thomas J Watson thuộc hãngphần mềm khổng lồ IBM Supratik Guha cho rằng việc đưa ống nano carbon từ phòngthí nghiệm vào môi trường thực tế còn phải trải qua những bước cần thiết banđầu.
Trong khi đó, theo nhà nghiên cứu Franz Kreupl thuộc Khoa Hệ thống điện tửlai của Đại học công nghệ Munchen (Đức), chiếc máy tính trên cho thấy bước tiếnđáng kể trong khoa học thiết kế máy tính, tuy nhiên các bóng bán dẫn cần phảinhỏ hơn độ dày 8 micromet hiện nay (một phần triệu của một mét) để kỹ thuật nàycó thể khả thi và để bộ xử lý hoạt động nhanh hơn./.
Mặc dù chỉ thực hiện được các chức năng cơ bản ở tốc độ của một chiếc máytính những năm 1950, nhưng chiếc máy này vẫn được coi là một bước đột phá trongviệc tìm kiếm giải pháp thay thế cho các bóng bán dẫn bằng silicon có nhiệm vụkiểm soát nguồn điện cấp cho các vi mạch của máy tính.
Kết quả công trình mới này đã công bố trên tạp chí Nature số ra ngày 25/9.
Ống nano carbon (CNTs) là loại ống đơn lớp, dạng cuộn được cấu thành từ cácnguyên tử carbon - 10 vạn ống này mới có độ dày bằng một ngọn tóc của con người.Chúng có thể uốn cong và có tỷ lệ độ bền/trọng lượng cao nhất trong tất cả cácloại vật liệu từng được biết tới.
Silicon là một chất bán dẫn tốt nhưng không thể đạt được độ mỏng như vậy. Cấutrúc của CNTs cho phép chúng dẫn điện tốt hơn - và do đó, tạo ra những bóng bándẫn hoạt động nhanh, có hiệu quả năng lượng cao và nhỏ hơn silicon. Tuy nhiên,việc tạo ra các con chíp bằng ống nano trên thực tế không hề dễ dàng.
Theo giáo sư Subhasish Mitra thuộc trường Đại học Standford, người chủ trìnghiên cứu, mặc dù nhiều người đã nói về một kỷ nguyên mới của các thiết bị điệntử bằng ống nano carbon thay thế cho silicon, nhưng cho tới nay mới có rất ítcác hệ thống kỹ thuật số hoàn chỉnh sử dụng công nghệ thú vị này được tạo ra.Kết quả nghiên cứu của ông sẽ là bằng chứng mới nhất.
Chiếc máy tính được thiết kế trong phòng thí nghiệm của Khoa Kỹ thuật côngtrình thuộc Đại học Stanford chỉ có kích cỡ vài milimet vuông, có thể thực hiệncác phép tính cơ bản và có khả năng phân loại số.
Nó sử dụng 178 bóng bán dẫn, mỗi cái chứa 10 đến 200 ống nano. Tốc độ của máychỉ là 1 kilohert, nhỏ hơn hàng triệu lần so với các loại máy tính hiện nay.
Giới hạn 178 bóng bán dẫn của chiếc máy là do nhóm thiết kế đã sử dụng một cơsở chế tạo mạch điện tử của trường đại học chứ không phải theo dây chuyền côngnghiệp, do đó trên lý thuyết hoàn toàn có thể làm ra chiếc máy to và nhanh hơnnhiều.
Chiếc máy cũng chạy hệ điều hành cơ bản, cho phép thực hiện đa tác vụ vàchuyển đổi giữa hai quá trình thao tác.
Giáo sư Mitra và nhóm cộng sự đã phải xử lý những hạn chế vốn có của bóng bándẫn CNTs, đó là: các ống không phải luôn xếp theo đúng một đường thẳng, nghĩa lànếu một ống đặt sai vị trí có thể gây ra thiếu pha, trong khi đó các ống khác bịthay đổi hình dạng và có thể không bật nguồn lên hoặc tắt đi được.
Nhóm thiết kế đã tìm ra một phương pháp để đốt cháy và tiêu hủy CNTs khôngkiểm soát được trong một bóng bán dẫn, đồng thời thay thế những ống đặt sai vịtrí.
Giám đốc khoa học vật lý của Trung tâm nghiên cứu Thomas J Watson thuộc hãngphần mềm khổng lồ IBM Supratik Guha cho rằng việc đưa ống nano carbon từ phòngthí nghiệm vào môi trường thực tế còn phải trải qua những bước cần thiết banđầu.
Trong khi đó, theo nhà nghiên cứu Franz Kreupl thuộc Khoa Hệ thống điện tửlai của Đại học công nghệ Munchen (Đức), chiếc máy tính trên cho thấy bước tiếnđáng kể trong khoa học thiết kế máy tính, tuy nhiên các bóng bán dẫn cần phảinhỏ hơn độ dày 8 micromet hiện nay (một phần triệu của một mét) để kỹ thuật nàycó thể khả thi và để bộ xử lý hoạt động nhanh hơn./.
(TTXVN)
