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Operações lógicas – a base da computação – com dispositivo químico usando campos elétricos e luz ultravioleta.
A amostra de CLCs muda seu estado em um segundo, mas pode durar horas.
A amostra de CLCs muda seu estado em um segundo, mas pode durar horas.
Pela primeira vez, os pesquisadores realizaram operações lógicas – a base da computação – com um dispositivo químico usando campos elétricos e luz ultravioleta.
O dispositivo e os métodos pioneiros utilizados abrem possibilidades de pesquisa, incluindo chips de computador de baixo consumo e alto desempenho.
Computadores precisam de um upgrade.
De relógios inteligentes a data centers, todos os computadores apresentam tipos similares de componentes, incluindo processadores e memória.
Esses chips semicondutores incluem minúsculos transistores eletrônicos em camadas de silício.
Tais dispositivos não podem ser muito menores devido à forma como a matéria se comporta na escala quântica.
Por esta razão, os engenheiros planejam novas formas e materiais para executar funções lógicas e de memória.
O estudante de doutorado Keiichi Yano, o professor Yoshimitsu Itoh e o professor Takuzo Aida, do Departamento de Química e Biotecnologia da Universidade de Tóquio, desenvolveram um dispositivo que demonstra funções úteis para a computação.
Computadores convencionais usam carga elétrica para representar dígitos binários (1 e 0), mas o dispositivo dos engenheiros usa campos elétricos e luz UV.
Estes permitem menor operação de energia e criam menos calor do que a lógica baseada na carga elétrica.
O dispositivo também é muito diferente dos chips semicondutores atuais, pois é de natureza química, e é essa propriedade que dá origem a sua potencial utilidade no futuro da computação.
Não é apenas o benefício de energia e calor; este dispositivo pode ser fabricado de forma barata e fácil também.
O dispositivo apresenta moléculas em forma de disco e haste que se auto-montam em formas de escada em espiral chamadas cristais líquidos colunares (CLC) nas condições certas.
Uma coisa que eu adoro em criar um dispositivo usando química é que é menos sobre ‘construir’ alguma coisa e mais parecido com ‘crescer’ alguma coisa”, diz Itoh. “Com uma precisão delicada, persuadimos nossos compostos a formar diferentes formas com diferentes funções.
Programação com química
Pense nisso como programação com química.
Antes de uma operação lógica começar, os pesquisadores colocam uma amostra de CLCs entre duas placas de vidro cobertas por eletrodos.
A luz polarizada sempre vibra em um único plano e passa pela amostra até um detector do outro lado.
No estado padrão da amostra, os CLCs existem em um estado orientado aleatoriamente que permite que a luz alcance o detector.
Quando o campo elétrico ou a luz UV é ligada e desligada individualmente, a saída detectada permanece a mesma.
Mas quando o campo elétrico e a luz ultravioleta são ligados e desligados após cerca de um segundo, os CLCs alinham-se de uma maneira que bloqueia o detector da luz.
Se os estados de “saída” de luz e escuridão, e os estados de “entrada” do campo elétrico e luz ultravioleta forem atribuídos a dígitos binários para identificá-los, então o processo executou efetivamente o que é chamado de função lógica AND, todas as entradas para a função deve ser “1” para a saída ser “1”.
A função AND é uma das várias funções lógicas fundamentais, mas a mais importante para o cálculo é a função NOT-AND ou NAND.
Esta é uma das várias áreas para pesquisas futuras”, explica Yano.
“Também desejamos aumentar a velocidade e a densidade dos CLCs para torná-los mais práticos para o uso. Sou fascinado por como moléculas auto-organizáveis como as que usamos para fazer os CLCs dão origem a fenômenos como funções lógicas.
“Também desejamos aumentar a velocidade e a densidade dos CLCs para torná-los mais práticos para o uso. Sou fascinado por como moléculas auto-organizáveis como as que usamos para fazer os CLCs dão origem a fenômenos como funções lógicas.
Informações fornecidas pela Universidade de Tóquio.
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