2022-06-19
 
单分子逻辑开关
2022年06月19日   阅读量:183

逻辑门是数字世界的基本元素,现在可以用一个分子来构建。例如,具有两个输入的XOR。如果其中至少有一个是“1”,那么输出也是“1”;否则为0。这些逻辑门的尺寸小于2纳米。它们基于单电子晶体管,能够在表面上组装和组织自己。Christian Nijhuis教授在《高级材料》杂志上发表了他的研究结果,他说,分子逻辑不仅减少了芯片尺寸,降低了能耗,还可能与大脑处理信号的方式相似。

分子像所有逻辑门一样工作鈥擜ND、XOR、OR、NAND、NOR、INT和XNOR。这些都是两个输入,一个输出电路。根据输入和逻辑计算,输出信号将为1或0。在今天的电子技术中,这些门已经很小了:平均来说,它们将由三个晶体管组成。在最新的芯片技术中,晶体管通常为5纳米。最新型号的智能手机上有数亿个逻辑门。单电子晶体管不仅体积小,而且能耗低。两者都是进一步小型化的瓶颈。另一方面,今天的芯片制造是一个成熟的生产过程,可以处理极端复杂的问题。

单电子逻辑计算器(SELC)由桥接两个金电极之间间隙的分子构成。这层材料的厚度只有一个分子。它的功能得益于一种称为库仑阻塞的量子效应。根据电压的不同,电子将停止或流过分子。由于影响主要取决于电压脉冲,而不是持续的电流,因此消耗非常低。

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