Логический элемент поддерживающий функцию «Set-Reset».

Международная группа исследователей создала первый в мире логический элемент на основе наночастиц размером около 5 нанометров и кольцевых молекул белка, извлеченного из листьев тополя. Белок в этом элементе выступает в роли изолятора для каждой из прикрепленных к внутренним порам наночастиц. Управление каждой из таких частиц в отдельности осуществляется с помощью атомно-силового микроскопа.

Микросхемы становятся все меньше и меньше в размерах, а теперь свой вклад в развитие электроники смогут внести и деревья. Созданный учеными простейший логический элемент уже поддерживает функцию «Set-Reset» и имеет память состояний. Интересно, что технология получения микроскопических логических элементов из белка древесных листьев уже запатентована и лицензирована сторонними организациями. Вполне вероятно, что в недалеком будущем прорывы в развитии технологий будут связаны с переходом от использования одного вида деревьев к другим, например, от тополей к дубу.

Машина «Set–Reset» представляет собой простейший логический элемент со встроенной памятью. Выходной сигнал этого элемента является нелинейной функцией от входного сигнала и состояния, сохраненного в памяти элемента. Любопытно, что гибридная логическая машина, построенная из наночастиц и белка, работает при комнатной температуре. Также новый логический элемент может работать в качестве сбалансированного троичного умножителя. Для реализации логических операций с подачей сигнала на вход и снятии сигнала на выходе осуществляются с помощью атомно-силового микроскопа. Обработка логических операций установки (Set) и сброса (Reset) состояний проводится на основании конечной емкости наночастицы, которая остается неизменной за счет высоких изолирующих свойств белка – это обеспечивает стабильность состояний логического элемента. Также удалось продемонстрировать работу нового элемента в цикле – при каждом успешном цикле предыдущее состояние памяти сохраняется в качестве текущего состояния. Затраты энергии на один цикл вычислений сокращаются за счет сохранения заряда, обозначающего предыдущее состояние.

По материалам сайта Ars Technica и журнала Nature Nanotechnology.