Создан первый компьютер из углеродных нанотрубок

Воодушевленные идеей более компактной и высокопроизводительной электроники, исследователи из Стэнфордского университета создали первый в мире рабочий компьютер, который полностью состоит из углеродных нанотрубок. Нанотрубки использовались в разработке нового типа транзистора, способного в будущем заменить кремниевые чипы. Углеродные нанотрубки также могут помочь в лечении рака.

Это самое сложное электронное устройство из когда-либо созданных с использованием углеродных нанотрубок. Эта тема широко обсуждалась, но никто не верил, что можно в действительности создать нечто подобное, — рассказывает Макс Шулакер, соавтор работы, опубликованной в научном журнале Nature.

Углеродные нанотрубки представляют собой цилиндрические кристаллы из атомов углерода. Транзисторы из нанотрубок очень малы, что позволяет существенно экономить место на микросхеме, если сравнивать с кремниевыми транзисторами. Добавив сюда высокую проводимость и реакцию, мы получим увеличенную скорость работы и энергоэффективность. Это особенно важно ввиду ограничений, присущих транзисторам из кремния: приблизительно каждые два года инженеры удваивают количество транзисторов на чипе. Однако ученые уже предрекли конец закону Мура через несколько десятилетий.

Компьютер, построенный Шулакером и его коллегами, достаточно примитивен: он использует всего 178 транзисторов и управляется простейшей операционной системой, которая позволяет проводить подсчет и сортировку чисел с возможностью переключения между двумя задачами.

Тем не менее, ни одной группе ученых ранее не удавалось создать вычислительную машину на основе углеродных нанотрубок. На это были причины. Во-первых, углеродные нанотрубки выстраиваются самостоятельно, как им захочется. Во-вторых, в процессе самоорганизации они могут приобретать металлические свойства, что может привести к короткому замыканию.

Мы проделали немало работы, чтобы заставить нанотрубки выстраиваться в нужном нам направлении. Когда один чип содержит миллиарды транзисторов, погрешность в 2 процента может привести к серьезной проблеме, — говорит исследователь.

Преодолеть эти две проблемы ученым Стэнфордского университета удалось благодаря технологии, препятствующей образованию несовершенной структуры. Предполагается удаление (испарение) металлических нанотрубок при помощи тока. По словам исследователей, в будущем данный способ получения углеродных транзисторов можно будет использовать в промышленном масштабе, что позволит конкурировать с кремниевыми аналогами.

Для создания более сложных компьютеров потребуются дополнительные исследования.

Наивно думать, что все мгновенно откажутся от кремния. Но, возможно, когда-нибудь Кремниевую долину переименуют в Углеродную долину, — говорит Шулакер.

Ранее ученые из того же университета разработали полностью углеродные солнечные элементы.