فناوری نانو در رایانه

(قسمت اول)

روی کار آمدن فناوری‌هایی نیز مانند حلقه زنجیری می‌تواند 2 شاخه مختلف را به یکدیگر ارتباط دهد و وابستگی آنها را به شکلی واضح‌تر نمایان کند.

یکی از توانمندترین و عجیب‌ترین فناوری‌های عصر حاضر فناوری نانو است که قادر است دنیا را در بسیاری از زمینه‌ها متحول کند و جهش بزرگی در علوم به وجود آورد. این فناوری در بسیاری زمینه‌ها از فیزیک و شیمی و علوم طبیعی گرفته تا علوم فنی و مهندسی و رایانه حرف‌های زیادی برای گفتن دارد و می‌توان گفت در آینده‌ای نه‌چندان دور، می‌توان پیشرفت جوامع را در علم فناوری به نوعی با پیشرفت آنها در این زمینه سنجید.

کوچکی ،سبکی وسرعت مهم ترین رهاورد فناوری نانوبرای رایانه ها هستند.

فناوری نانو روش های گوناگونی را برای افزایش سرعت پردازشگرها، ذخیره اطلاعات و بسیاری پیشرفت های دیگر ارائه می دهد. هم چنین شرایطی را برای کاربردهای جدیدی که به نیروی بیشتر پردازشگری و یا ابعاد کوچک تر و یا کاهش انرژی نیاز دارد فراهم می کند. روش های متداول در هر دوره محدودیت های خاص خودش را دارد. به طور مثال در ابعاد قبلی اجزاء سیلیکونی (با خاصیت نیمه رسانایی) احتمال خراب شدنشان بیشتر بوده است. اینجا جایی است که فناوری نانو از چند سو وارد میدان میشود.

طراحی و ساخت مدارات الکترونیکی و تراشه‌ها

محققان و دانشمندان معتقدند طراحی و ساخت مدارات الکترونیکی و تراشه‌ها به نهایت کوچکی خود نزدیک و برای ساخت مدارات کوچک‌تر باید از روشی استفاده شود که بتواند اتم‌ها را کنار هم بچیند و آنها را سازماندهی کند و به این ترتیب مداری میکروسکوپی تولید شود که این کار چیزی جز به‌کارگیری فناوری نانو نیست. همچنین با استفاده از این فناوری و نانوساختارهای لوله‌های کربنی می‌توان به محصولی دست یافت که از مس رساناتر و وزن آن از آلومینیوم سبک‌تر و مقاومت آن از فولاد بیشتر باشد.

این محصول نیز می‌تواند در ساخت مدارات پیشرفته و مقاوم استفاده شود.همان‌طور که می‌دانیم فناوری ساخت رایانه و تجهیزات رایانه‌ای به میزان زیادی پیشرفت کرده است و طراحان سخت‌افزار موفق به ساخت انواع تجهیزات در ابعاد بسیار کوچک شده‌اند.

اما به دلیل محدودیت‌های فناوری، خالص‌سازی مواد تا حد مشخصی امکان‌پذیر است و وجود برخی ناخالص‌ها در مواد موجب افزایش مقاومت آنها می‌شود و تولید گرما را افزایش می‌دهد اما با استفاده از فناوری نانو می‌توان به ساختارهای خالص، دقیق و بسیار کوچک دست یافت که نه‌تنها رایانه‌ها را از نظر ابعاد فعلی متحول می‌کنند، بلکه سرعتی هزاران برابر سرعت رایانه‌های فعلی را خواهند داشت، ضمن این که مقاومت الکتریکی آنها پایین است و اتلاف انرژی در آنها به حداقل خواهد رسید.

امروزه ساخت ادوات الکترونیکی بر پایه مواد آلی و به عنوان جایگزینی در بسیاری از کاربردها به دلیل پروسه های ساخت ارزان قیمت و همچنین قابلتهای خاصشان، مورد توجه قرار گرفته است.از جمله معایب این ادوات سرعت عملکرد پایین تر آنها است که با پیشرفتهای حاصل شده در زمینه ساختارهای ترانزیستوری و سنتز مواد آلی، این پارامتر در حال افزایش است. استفاده از این ادوات امکان ساخت مدارهای الکترونیکی شفاف و انعطاف پذیر را فراهم می کند. از دیگر کاربردهای آنها ساخت مدارات مجتمع در سطوح بسیار وسیع در کاربردهایی مانند ساخت سنسورها، پوستهای مصنوعی و صفحات نمایش گسترده است.

پردازشگرهای سریع‌تر

پردازش گرهای امروزی از ابعاد نانومتری استفاده می کنند. هر چه ابعاد ریزتر باشد، سرعت پردازش سریع تر خواهد شد و هم چنین قدرت پردازش بالایی را می توان در فضایی کم ایجاد کرد. با این حال این پیشرفت ها در واقع ادامه تحولات قبل در حوزه میکروالکترونیک (الکترونیک در ابعاد میکرومتر) هستند و آن ها هم، زمانی تقریباً معادل پایان دهه بعدی 2018 به محدودیت های خود خواهند رسید. در آن زمان دیگر ریختن اطلاعات روی حافظه، نوشتن یا حک فیزیکی داده ها روی سیلیکون امکان پذیر نیست. مشکل مدار کوتاه ناشی از ضعف الکتریکی سیلیکون در ابعاد خیلی ریز (کمتر از 20 نانومتر) هم در این امر دخالت دارد. از سوی دیگر نانوالکترونیک رویکرد تازه ای را در صنعت الکترونیک در زمینه انواع جدید مدارها، پردازشگرها، شیوه های ذخیره اطلاعات و حتی روش های نوینی الکترونیک نوری جهت انتقال اطلاعات دارد.

درواقع به علت محدودیت در فناوری های رایج، تولیدکنندگان پردازشگرها روی به فناوری نانو آورده اند تا نسل بعدی پردازشگرها و اجزای کامپیوتری را تولید کنند. تولیدکنندگان تراشه در صنعت کامپیوتر در مقیاس نانو کار می کنند. خیلی از شرکت ها در حال حاضر در آخرین مراحل توسعه تراشه های پردازنده با ابعادی حدود 60 نانومتر هستند.

تراشه های شرکت اینتل باابعاد 45 نانومتری هستند وویژگی بهتری را به معرض اجرا می گذارند که نتیجه ی پیشرفت 10 تا 15 درصدی حاصل از استفاده از فناوری نانو است.

در این مقیاس از ابعاد نانومتری، تراشه آسیب کمتری را از کمبود انرژی می بیند بنابراین می تواند انرژی کمتری را مصرف نماید و مقدار زیادی انرژی را هم ذخیره کند.

    ادامه دارد...

منبع:  jamejamonline، engineering،edu.nano، nanowerk، sciencedaily

کتاب آشنایی با فناوری نانو 2 کاربردها-سلیمی، طاهری، احمدوند