Computing
Maaaring Magdala ang Redox Gating sa Bagong Antas ng Kahusayan sa Maliliit na Elektronika
Idagdag ang Securities.io sa mga gusto mong mapagkunan sa Google
Pagpapabuti ng Mikroelektronika Gamit ang Redox Gating
Ang mikroelektronika tulad ng mga chip ng computer ay gumagamit ng patuloy na papaliit na mga transistor, na nagdudulot ng lumalaking kahirapan sa paggawa ng mga ito nang epektibo.
Nagdudulot din ito ng lumalaking mga isyu sa konsumo ng enerhiya at pamamahala ng init na nalilikha.
Ang pagsabog ng AI ay nangangahulugang maaaring sumabog ang konsumo ng enerhiya, kasama ang mga pagtataya na pagsapit ng 2030 ay maaaring mag-ambag ang AI ng 3% hanggang 4% sa pandaigdigang pangangailangan ng kuryente. Ito ay bago pa man sumiklab ang quantum computing, isang larangan na tinalakay namin ang pinakabagong pag-unlad sa aming artikulong “The Current State of Quantum Computing.”
Bilang resulta, kinakailangan ang mga bagong paraan upang manipulahin ang mga elektron, kabilang ang sa antas ng quantum.
Kaya, isang kapanapanabik na balita na ang mga mananaliksik sa Argonne National Laboratory ng U.S. Department of Energy (DOE) ay nagpakita ng isang bagong uri ng sistemang kahawig ng transistor na gumagana sa napakababang boltahe, na tinatawag na Redox Gating.
Ano ang Redox Gating?
Sa kanilang publikasyon, “Redox Gating for Colossal Carrier Modulation and Unique Phase Control,” ipinaliwanag nila ang mga pangunahing prinsipyo ng Redox Gating at ng mga elektronikong batay sa redox.
Karaniwan, ang mga silicon transistor ay umaasa sa mga electric field upang kontrolin ang daloy ng mga elektron na ginagamit ng transistor para sa pagkompyut.
Sa halip, ang redox gating ay gumagamit ng mababang boltahe na kuryente at inilalapat ito sa isang “electron gate.” Kapag ang boltahe ay lumagpas sa isang tiyak na threshold, nagbubukas ang gate at pinapayagan ang mga elektron na dumaloy. Ang elektron ay ibinibigay ng isang redox material (isang molekula na kayang “magbigay” ng mga elektron), kaya tinawag itong “redox gating.”
Ang redox material ay maaaring i-recycle pabalik nang walang pinsala, na nagbibigay-daan sa isang reaksyon na higit na kemikal kaysa elektronikong maulit nang halos walang katapusan.
Pinagmulan: Advanced Materials
Ipinakita ng mga mananaliksik ang prinsipyo ng redox gating gamit ang hindi bababa sa 3 iba’t ibang materyales:
- conjugated poly(ionic liquids) (PILs)
- metal-containing PILs
- simple metal salts.
Ang mga mataas na kapasidad na gate dielectric ay ginawa gamit ang Tungsten (VI) oxide (WO3) at Vanadium (IV) oxide (VO2).
Ang gawaing pananaliksik ay naging posible salamat sa mga umiiral nang pasilidad na tumutulong sa paggawa ng materyal at pagsusuri ng mga redox gate tulad ng Argonne’s Center for Nanoscale Materials at ang Argonne’s Advanced Photon Source.
Potensyal ng Redox Gating
Konsumo ng Enerhiya
Dahil ang sinusubukang redox gates ay gumagana sa boltahe na kasing baba ng kalahating volt, maaaring magbukas ito ng daan para sa mikroelektronika na kumokonsumo ng napakakaunting enerhiya at naglalabas ng napakakaunting init.
Ang mas mataas na kahusayan sa paggamit ng enerhiya at ang nabawasang pangangailangan sa paglamig ay maaaring maging napakahalaga habang ang kapasidad ng pagkompyut at ang enerhiyang ginagamit nito ay maaaring maging hadlang sa karagdagang pag-unlad ng AI.
Ang pagiging maraming gamit ng mga mekanismo ng redox gating ay maaari ring “magbukas ng daan para sa paggamit ng mga materyales na hindi nakakasama sa kapaligiran at sa pagbuo ng mga makabagong arkitektura ng aparato”.
Quantum Computing
Ang quantum computing ay isang umuusbong na larangan na nangangakong lutasin ang mga problema na halos imposibleng kalkulahin gamit ang karaniwang silicon transistor.
Ang Redox Gating ay maaari ring mag-ambag sa pag-unlad ng quantum computing. Lalo na, maaari itong makatulong sa pagbuo ng quantum logic gates na gumagana sa mababang enerhiya.
Isinasaalang-alang na ang mga quantum computer ay lumipat mula sa iilang digit na qubits patungo sa kamakailang paglagpas sa libu-libong qubits, maaaring kailanganin ang kontroladong konsumo ng enerhiya upang makita ang larangang ito na maging komersyal na kapaki-pakinabang.
Kalkulasyong Katulad ng Utak
Isa pang pangakong aspeto ng redox gating ay ang pag-andar nito sa napakababang boltahe at nagbibigay-daan sa masusing pag-aayos ng daloy ng mga elektron.
Ganito eksaktong ginagawa ng mga neuron ng tao sa pagproseso at pagpapalakas ng mga signal na elektrikal. Kaya, maaari nitong pahintulutan ang pagbuo ng mga disenyo ng elektronikong chip na gumagana tulad ng utak.
Isinasaalang-alang na ang utak ay marahil “nagkokompyut” sa pamamagitan ng mga elemento ng mababang boltahe na analogikong kalkulasyon (pagkakakilanlan sa halip na ganap na 1 at 0) at posibleng mga epekto ng quantum computing (ang teoryang quantum mind), ito ay maaaring maging (nag-iisang?) paraan upang lumikha ng AI na may mga kakayahang kahalintulad ng tao o tunay na kamalayan.
Konklusyon
Maaaring sa simula ay mukhang napakaobscure at espesyal na ideya ang Redox Gating sa mikroelektronika.
Gayunpaman, ipinapakita nito na ang mga semiconductor at pagkompyut ay malayo sa pagiging limitado lamang sa pagpapaliit ng mga transistor. Kasama ng iba pang mga inobasyon, maaari nitong buksan ang daan para sa mga chip na mababa ang boltahe, kaunting init na nasasayang, at mababang toxicity.
At maaari rin nilang palakasin ang potensyal ng quantum computing pati na rin maging pundasyon ng mga sistemang pagkompyut na katulad ng utak sa mga darating na dekada.
