Vědci z univerzity Carnegie Mellon ve spolupráci s týmem z NCSU (North Carolina State University at Raleigh) vytvořili nový typ tranzistoru, který může způsobit revoluci v tom, jak vytváříme systémy na bázi tranzistorů a ohebných obvodů. Díky nové technologie totiž přišli na způsob, jak pomocí tekutého kovu vytvářet tranzistory a tím pádem i programovatelnou hmotu, která bude ohebná, poradí si s poškozením a bude moci měnit tvary dle potřeby. Pokud se vám v hlavě vybavil slavný Terminátor T-1000, nejste sami.
Tranzistory dnes tvoří základ takřka veškeré elektroniky. Pomocí tranzistorů lze vytvářet složité logické obvody, které mají vysoký výpočetní výkon, který se už v současnosti v mnoha oblastech blíží nebo rovnou překonává možnosti lidského mozku. Jak jsou tranzistory menší, je jich možné do čipu dostat stále více a tím pádem dosáhnout stále vyššího výkonu při stejné spotřebě energie.
Stále jde ale o pevné čipy, které jsou vyrobené z pevných a tvrdých materiálů, jejichž tvar je dán už ze samotné výroby. Vědci se ale zaměřili na tekutý kov, který otevírá zcela nové možnosti, jak by tranzistory mohly vypadat a hlavně fungovat v budoucnu.
První „tekutý“ tranzistor
V oblasti vývoje elektroniky a materiálů bylo v poslední době vidět hodně objevů kolem ohebných obvodů, ohebných displejů a podobně. V případě přepínače, respektive tranzistoru, je to ale něco zcela jiného.
Aby se vědcům podařilo vytvořit první „tekutý“ tranzistor s charakteristikami toho současného, museli použít speciální slitinu tvořící indium a iallium, která je při běžné pokojové teplotě tekutá a hlavně není toxická jako jiné druhy kovů. Výhodou této slitiny je, že může být součástí jiných materiálů, například může být přímo součástí gumy, slikonu a podobných flexibilních materiálů.
Vytvořené tekuté tranzistory fungují tak, že dochází ke spojení či odpojení dvou kapek zmíněného tekutého kovu. Podle toho, kde dojde ke zvýšení napětí (používalo se 1 V až 10 V, podobně jako u běžných tranzistorů), tak se dvě kapky z tekutého kovu k sobě přiblíží (stav 1, vodivost) nebo se naopak oddálí (stav 0, odpor). Pokud se v rámci toho přepínače aplikovaly rychlé změny napětí na obou kapkách, dosáhli vědci stejného efektu, jako poskytují běžné tranzistory.
Nápad na tuto konstrukci přišel z běžného světa. Určitě jste se setkali s tím, že se tekoucí voda z kohoutku při určitém nízkém tlaku změní z proudu na jednotlivé (různě velké) kapky. Tento efekt se nazývá v angličtině „Rayleigh instability“ a vědcům se zjednodušeně řešeno podařilo tento efekt využít pro řízené ovládání vodivosti mezi dvěma kapkami tekutého kovu.
Terminátor T-1000 jako předpověď budoucnosti?
Výzkum je pochopitelně teprve na začátku a to i v případě jediného tranzistoru. Vědci ale už nyní vidí, že by to mohlo významně změnit budoucnost. Díky takto flexibilní tekuté konstrukci, je totiž možné vytvořit nejen programovatelné obvody, ale také programovatelnou hmotu, která bude značně flexibilní, bude moci se přetvořit na různé tvary a hlavně dokáže vyřešit fyzické poškození.
Zatímco u klasického čipu a obvodu je fyzické poškození byť jen malé části obvykle fatální záležitost, v případě tekutého programovatelného materiálu by poškození bylo jen otázkou změny struktury a „přelití“ tekutého kovu na správně místo a naprogramování do správné podoby jak z pohledu tvaru, tak i logické struktury.
Zní to docela strašidelně, protože to vypadá přesně jako vědeckofantastická představa modelu Terminátora T-1000, který se jako jednotná tekutá hmota dokázal proměnit na různé předměty v rámci jeho objemu a byl pochopitelně vybaven i logickým myšlením.
Nic není nemožné a obzvlášť to platí v případě jakýchkoli technologií, které jsou pouze otázkou času a peněz. Jen doufejme, že takové „Terminátory“ třeba i ve formě nanorobotů, které hledají uvnitř těla poškozené buňky, budeme vyrábět pro vlastní potřebu či vylepšení a do jejich vývoje a výroby se nepustí nějaká budoucí superinteligence.
Originální materiál k výzkumu si můžete prostudovat zde.
IBM nedávno představilo 5nm čip postavený na novém typu tranzistorů:
