Джеймс Николаи

Микросхема, построенная на основе логических вентилей на базе молекул

Грань между наукой и научной фантастикой стала еще призрачнее после того, как несколько исследователей объявили о том, что им удалось заметно продвинуться в создании сверхкомпактных, сверхбыстрых компьютеров, построенных на основе молекулярных, а не кремниевых микросхем.

Ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (www.ucla.edu) и лаборатории Hewlett-Packard Research Laboratories (www.hpl.hp.com) открыли способ создания «логических вентилей», основных строительных блоков для производства любого компьютера, из имеющих определенную структуру молекул. Если добавить несколько проводников и переключателей, то из группы связанных молекул можно сформировать микросхему, аналогичную кремниевой, но имеющую гораздо меньшие размеры. Статья, описывающая работу ученых, опубликована в июльском номере журнала Science.

Новое открытие является еще одним подтверждением оформившейся в последние десятилетия тенденции ускорения развития компьютерной отрасли. В последующие 10-15 лет кремниевые микросхемы достигнут своего технологического потолка, а затраты на строительство новых фабрик исключительно велики. Молекулярные компьютеры могут оказаться компактнее и дешевле кремниевых, потребляя при этом гораздо меньше энергии. Ученые надеются спроектировать микросхему, толщина которой не превысит сотни нанометров — это меньше размеров бактерии.

Появление молекулярных процессоров открывает практически безграничные просторы для фантазии: представьте себе суперкомпьютеры, величина которых не превышает размеров наручных часов; электронные устройства, вплетенные в ткань одежды; медицинские инструменты, которые вводятся прямо в тело человека для упрощения и ускорения диагностики заболеваний.

Конечно, исследователи признают, что на пути к первому молекулярному компьютеру предстоит преодолеть еще очень много препятствий. В отличие от довольно хорошо изученной области полупроводников исследование химических процессов может привести к самым неожиданным результатам. Однако ученые верят, что им удастся устранить все обнаруженные дефекты и связать компоненты новой элементной базы с помощью проводников и переключателей.

Прототипов первых молекулярных компьютеров придется ждать еще не один год, и даже гибридная система, сочетающая в себе преимущества молекулярных и полупроводниковых технологий, появится не раньше чем лет через десять, признает Хис.

«Некоторое время назад, когда я пытался рассказать о своих попытках создать компьютер, в основе работы которого будут лежать химические процессы, меня просто не воспринимали всерьез, — вспоминал Хис. — Сегодня к подобным идеям относятся уже уважительно, но до конечного результата еще очень далеко».

Молекулярные структуры, используемые учеными, называются ротаксанами. Они также были синтезированы в Калифорнийском университете. Работы финансировались Агентством перспективных исследований министерства обороны, Национальным научным фондом США и Военно-морским флотом США.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями