Miniaturizace čipů trápí i ty největší výrobce čipů, jako je například Intel nebo TSMC. Se současnými materiály už není příliš prostoru ke zmenšování a je nutné přijít jak s novými postupy a technologiemi výroby, tak i samotnými materiály.
Zatímco doposud se používala metoda „top-down“ kdy se velké celky materiálu odstraňovaly k vytvoření stále detailnější a komplexnější struktury se stále menšími částmi, nyní by mohl přijít pravý opak – „down-top“.
Využití přírodních struktur
Metoda „down-top“ využívá toho, co vidíte všude kolem nás a z čeho jsme i my složení – biologické struktury. I ty jsou pochopitelně postavené na základních částech našeho vesmíru, ať už to jsou protony, elektrony nebo celé atomy a molekuly. Proč tedy nevyužít už postavené a funkční kusy „skládačky“ ke stavbě vlastních struktur, které budou plnit funkci, jakou budeme potřebovat.
Vědci z univerzity v Paderbornu ve spolupráci s kolegy z HZDR (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) se zaměřili na zkoumání využití DNA pro konstrukce vodivých nanovláken.
Samotná elektrická vodivost nanovláken, které se automaticky uspořádaly z jednotlivých řetězců DNA (viz video o DNA origami), je zatím řešená pomocí zlata, ale v případné budoucnosti lze počítat s tím, že bude zlato nahrazeno levnějším vodivým materiálem.
Umělecké ztvárnění formy nanočástic zlata umístěných na nanovláknech DNA
Díky tomuto efektu lze využít molekuly a atomy v rámci DNA ke stavbě struktur, které budou potřeba a budou tvořit například návrh budoucích elektronických čipů. Zjednodušeně řečeno bychom „přírodu“ využili k tomu, že vytvoří čipy, které nám budou sloužit. Bez nutnosti mít zařízení schopné ovládat samotné molekuly a atomy.
Spojení DNA origami
Jak můžete vidět na ukázkovém obrázku, na DNA nanovláknech se nachází jednotlivé nanočástice zlata, které se starají o zmíněnou elektrickou vodivost.
Detail spojení nanostruktury z DNA vláken mezi vodiči, které bylo vytvořené pomocí elektronové litografie
Problém je ale i s propojením jednotlivých DNA struktur na jednotlivé vodivé kontakty, které jsou výrazně větší. Vědcům se v rámci tohoto výzkumu podařilo vše vyřešit pomocí elektronové litografie.
Zatím základní výzkum
Čipů postavených na biologických strukturách se ale nedočkáme příliš brzy. V tomto případě je výzkum stále ve velmi brzké fázi a je nutné vyřešit spoustu dalších problémů. Navíc je nutné také myslet na to, že je značný rozdíl vytvořit tyto struktury v laboratoři a vyrábět komplexní čipy v rámci milionů a miliard kusů v nějaké továrně.
Tento směr má ale jistě velkou naději, obzvláště teď, kdy dochází ke zpomalení vývoje pomocí klasických metod. Využití biologických struktur tak může překlenout problémové období, než se dostaneme k budoucím optickým nebo třeba kvantovým čipů.
Pokud chcete znát perspektivu velikostí u biologických struktur, zkuste například interaktivní nástroj Cell Size and Scale. Vir hepatitidy má například velikost 45 nm, tRNA přibližně 7 nm, vodní molekula 275 pm a atom uhlíku 340 pm.