Nanoteknik och datorteknik

Från och med dagen för offentliggörandet , är den mikroskopiska storleken på transistorer för datorkretsarnärma sig tröskeln för nanoteknik , studiet av material på omfattningen av nanometer , eller miljarddels meter . Nanoteknikerna konstruktions enheter med hjälp av atomer och molekyler som byggstenar; detta så småningom kan leda till osynligt - små datasystem och bärbara system miljontals gånger mer kraftfull än dagens bärbara datorer och smartphones . Krympande Komponenter

datorchiptillverkarearbetar redan i skala mellan 20 till 200 nanometer när de gör de mikroprocessorer och minne som går in i datorer , spelkonsoler och smartphones . Ledningar som förbinder komponenterna kan vara så smal som 20 till 30 nanometer, eller omkring en - femtionde bredden av ett hårstrå. Ungefär en miljard transistorer , motstånd och kondensatorer plats på ett chip några millimeter kvadrat . År 1986 , den toppmodern var en mikrometer , eller 1000 nanometer; på bara några år , kan komponenterna vara under 1 nanometer , vilket är bara några atomer i storlek . Det traditionella sättet att göra datachips är att göra fotografiska mönster med ultraviolett ljus . Som ljusvåglängder får mindre att göra mindre transistorer , den process , som kallas fotolitografi , blir svårare . Chip beslutsfattare kan behöva använda andra metoder för att skapa nanometernivå kretsar .

Nano

Mindre transistorer låter en dator maker packa mer komplexa och sofistikerade funktioner i sina produkter . I dag har en skjorta fickformat smartphone mer datorkraft än ett rum stor dator från 1970-talet . Denna trend kommer att fortsätta med nanoelektronik , som kommer att använda atomtunnatrådar och molekylstoratransistorer . Dessa enheter kommer att fortsätta trenden med mer minne och beräkningsförmågapå mindre utrymme och med lägre strömförbrukning . Eftersom dessa enheter krympa , kommer elektronerna att driva kretsarna har en större tendens att " läcka " eller glida mellan komponenter . Elektricitet är skötsam i en strömsladd , men när en tråd blir för liten , kan elektroner hoppa genom smala elektriska isolatorer , vilket skapar problem . Även om inte en stöt , kommer detta att innebära en utmaning för ingenjörer designa kretsar i framtiden .

Mekaniska Computers

Under 1800-talet , långt innan elektronik , pionjärer föreslog och konstruerade räknemaskiner gjorda av mekaniska växlar och spakar . Nanotekniken kan återuppliva denna idé , genomförande datorer som mekaniska system . De mekaniska räknemaskiner i början av 20 -talet var pålitlig , men långsam och otymplig jämfört med elektroniska maskiner . Däremot kan molekylstoramekaniska delar fungerar i hastigheter närmare elektroniska kretsar , och utan att behöva olja eller slits ut . Korrekt utformade molekylära maskiner fungerar med extremt låg friktion .
Nanobots

De första elektroniska datorerna av 1940-talet var och fyllde ett stort rum med vakuumrör och ledningar . Endast en handfull forsknings maskiner existerade , och några av deras användare skulle ha gissat att bara 70 år senare , skulle små leksaker har datorer och bilar skulle ha ett dussin . Eftersom datorer har blivit mindre , har kostnaderna också krympt; enkla mikroprocessorer kostar bara några dollar . Eftersom denna trend fortsätter , kommer mindre gods får datorer och programvara . Genom att göra datorer av molekylära delar , kan de pressas till storleken av ett virus . Mikroskopiska robotar kallade nanobots , som har sina egna enkla datorer , kanske en dag söka blodet efter infektioner eller eliminera giftiga ämnen i deponier .
Massive parallel

Computer beslutsfattare idag bygga snabbaste maskiner genom att koppla upp tusentals processorchips. De bryter beräkningar upp i små under uppgifter , tilldela varje del till en processor , sedan kombinera resultaten . Denna idé , som kallas massiv parallellism , kan en datoranvändare kraft åt sitt system helt enkelt genom att koppla in fler processorer . En processor gjord med nanoteknik kommer att ha linjära dimensioner upp till 1.000 gånger mindre än nuvarande, vilket innebär att ett datorsystem kan passa 1 miljard processorer i samma tredimensionella volym som nu har bara en. Massivt parallella datorsystem med miljoner eller miljarder processorer kommer att hjälpa till att lösa svåra vetenskapliga , tekniska och kommersiella problem . Addera