Hustotu čipov zvýši až 1000-násobne, nová technológia prinesie atómovú presnosť
Zmenšovanie tranzistorov celé desaťročia poháňalo rast výpočtového výkonu, no dnes sa tento prístup dostáva na fyzikálne aj ekonomické hranice. Najmodernejšie čipy ako Apple A17 Pro či M4, vyrábané trojnanometrovým procesom v továrňach TSMC, už pracujú s tranzistormi, ktorých dĺžka hradla klesla pod pätnásť nanometrov, upozorňuje Interesting Engieering.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneV tomto meradle sa správanie elektrónov prestáva dať krotiť klasickou polovodičovou fyzikou. Elektróny začínajú kvantovo tunelovať cez bariéry, ktoré ich mali zadržať, takže prúd preteká aj vtedy, keď je tranzistor vypnutý.
Výsledkom sú energetické straty, nadbytočné teplo a fakt, že každá ďalšia generácia prináša čoraz menší nárast efektivity. K tomu sa pridáva realita výroby, keď výstavba modernej fabriky na trojnanometrové čipy presahuje dvadsať miliárd dolárov.
Molekuly ako aktívne súčiastky
Práve tieto limity znovu oživili záujem o myšlienku, ktorá znie skôr ako sci-fi než ako inžiniersky plán. Ide o využitie jednotlivých molekúl ako aktívnych elektronických súčiastok. Na molekulárnej úrovni totiž elektróny prirodzene pretekajú jedným smerom ľahšie než opačným, čo otvára možnosť, aby jediná molekula fungovala ako miniatúrna dióda alebo iný funkčný prvok.
Tento koncept položil základy celého výskumného odboru, no dlhé roky narážal na praktické problémy. Manipulovať a spoľahlivo merať objekty veľké približne jeden nanometer bolo nad možnosti dostupných nástrojov. Až desaťročia technologického vývoja priniesli metódy, ktoré umožňujú opakovateľné a presné experimenty.
Nové poznatky naznačujú, že molekulárna elektronika dnes zahŕňa nielen spôsoby výroby, ale aj konkrétne funkčné zariadenia a stratégie, ako ich integrovať do väčších celkov.
Teoretické hustoty dosahujú hodnoty okolo sto biliónov prvkov na štvorcový centimeter, čo je približne tisícnásobok oproti dnešným kremíkovým čipom. Takéto čísla sú možné preto, že tu už nejde o klasický tok náboja v spojitom materiáli. Elektróny prechádzajú molekulárnym spojom kvantovým tunelovaním a vodivosť prudko klesá s rastúcou dĺžkou molekuly. Čím je molekula dlhšia, tým menší prúd prenesie.
Zásadnú úlohu zohráva kvantová interferencia. V molekulách založených na benzénovom kruhu môžu elektróny prechádzať viacerými dráhami naraz. Ak sa tieto dráhy posilňujú, vodivosť výrazne narastie. Ak sa naopak navzájom rušia, prúd sa zníži o celé rády. Záleží pritom na tom, kde sú elektródy pripojené k molekule. Takéto správanie nemá v klasických polovodičoch obdobu a dáva vedcom do rúk nový spôsob riadenia elektrických vlastností na úplne základnej úrovni.
3D molekulárna elektronika
Samotná tvorba molekulárnych spojov vyžaduje elektródy vzdialené menej než tri nanometre. Existujú statické usporiadania s pevnou medzerou, vytvorenou napríklad kontrolovaným pretrhnutím kovového vodiča alebo kontaktom samousporiadaných molekulárnych vrstiev s tekutými kovmi. Uhlíkové elektródy môžu zlepšiť stabilitu a kontakt.

Dynamické metódy naopak spoje opakovane vytvárajú a prerušujú, aby sa nazbieralo veľké množstvo dát. Mechanicky ovládané prerušované spoje, varianty využívajúce skenovací tunelovací mikroskop či systémy založené na mikromechanike dokážu automatizovať tisíce cyklov. Z nameraných hodnôt potom vznikajú štatistické rozdelenia, ktoré odhaľujú typickú vodivosť jednotlivých molekúl.
Čoraz viac sa uvažuje aj o trojrozmernej molekulárnej elektronike. Vrstvy molekúl by sa mohli ukladať nad seba a prepájať vertikálnymi kanálmi prechádzajúcimi kremíkom, zatiaľ čo horizontálne vedenia by tvorili kovy ako meď či ruténium. Jednou z najväčších prekážok zostáva teplo. Organické molekuly sa rozkladajú pri teplotách nad dvesto stupňov Celzia, zatiaľ čo bežné výrobné procesy čipov pracujú pri oveľa vyšších teplotách. Riešením môže byť pridávanie molekulárnych vrstiev až v úplne záverečných krokoch výroby.
Presné umiestňovanie molekúl umožňujú aj techniky založené na DNA origami, kde sa molekuly DNA skladajú do nanoskopických tvarov slúžiacich ako šablóny. Prvé praktické aplikácie už naznačujú potenciál. Molekulárne memristory môžu napodobňovať synaptické správanie mozgu a otvárať cestu k neuromorfnému počítaniu.
Čítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú

Máš posledné týždne na kontrolu svojho PZP. Takto zistíš, či ti štát nevyradí auto z evidencie

Namiesto baní malý reaktor. Vedci narazili na jav ako zo sci-fi, môže navždy zmeniť energetiku

Rusko posiela do vojny relikviu z roku 1389. Takýto bizár na fronte vojaci ešte nevideli

Slováci môžu získať internet na dva roky zadarmo. Štát rozdá stovky eur, kto všetko má nárok?

Ukrajina obrátila sovietske rakety proti Rusku. Nová zbraň ich dokáže páliť priamo zo zeme
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Chýbať bude až 500-tisíc Slovákov: „Zachráň sa kto môžeš,“ varuje Mihál. V tomto roku môže nastať kolaps
PREMIUMInvestoval si a firma skrachovala: Tieto 3 kroky sú kľúčové, o svoje peniaze prísť nemusíš (NÁVOD)

Lekár predpíše záhradkárčenie, seniori žijú v „dedine demencie“: 10 kuriozít zo zdravotníctva, ktoré vo svete naozaj fungujú

Slováci natvrdo pomenovali najdepresívnejšie miesta: Týmto slovenským mestám dali nelichotivú nálepku

Najlepšie letisko sveta je v Európe. Rebríček ukázal, kde sa cestuje najpohodlnejšie
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Akčný veľkofilm 2026 práve pribudol online aj s dabingom. Mal začať novú éru, nakoniec úplne pohorel
- Netflix ukázal nový vojnový veľkofilm. 65 futbalistov čakal po zápase desivý osud
- Studená sprcha pre divákov Netflixu. Gigant chystá krok, z ktorého sa roky posmieval
- Do Európy mieri ďalší čínsky gigant. Privezie takmer 5-metrové SUV s dojazdom 720 km
- Čistky na Netflixe pokračujú. Tieto seriály definitívne končia, ak si ich pozeral, máš smolu
-
- Akčný veľkofilm 2026 práve pribudol online aj s dabingom. Mal začať novú éru, nakoniec úplne pohorel
- Netflix ukázal nový vojnový veľkofilm. 65 futbalistov čakal po zápase desivý osud
- Do Európy mieri ďalší čínsky gigant. Privezie takmer 5-metrové SUV s dojazdom 720 km
- Studená sprcha pre divákov Netflixu. Gigant chystá krok, z ktorého sa roky posmieval
- Zaklínač práve dostal brutálnu konkurenciu. Nové fantasy prináša vec, aká tu ešte nebola
-
- Nová česká komédia valcuje internet. Už mesiac ju ľudia nevedia prestať sledovať
- Slovenskí vodiči si musia dať pozor na nové radary. Rozdávajú pokuty aj bez zastavenia
- Tri roky čakania sa skončili. Na Netflix práve dorazil seriálový klenot
- 2,6 kilometra pod zemou vzniká baňa novej generácie. Diesel v nej nahradilo 66 elektrických strojov
- Slovensko našlo spojenca pre nový jadrový reaktor. S rovnakou technológiou je roky pred nami
Volkswagen prepustí až 100-tisíc ľudí. Z Nemecka napriek tomu zazneli prekvapivé slová
Európa čakala veľký solárny prepad. Zatmenie ukázalo, prečo veľké číslo pre Slovensko neplatilo
Výrobcom počítačov a mobilov končí obľúbený trik. EÚ prísne skoncuje s falošnou ekológiou
Má stáť zelená energia 120 eur za MWh? ÚRSO označil zelenú energiu za drahý omyl, pravda je iná
Európa chcela odstrihnúť Putina, deje sa však opak. Dovoz ruského LNG prudko vzrástol
USA chystajú vesmírny štít za 160 miliárd eur. Prvý ostrý zásah príde v roku 2029
Mochovce dosiahli kľúčový míľnik. Štvrtý blok už rozbehol jadrovú reakciu
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Chýbať bude až 500-tisíc Slovákov: „Zachráň sa kto môžeš,“ varuje Mihál. V tomto roku môže nastať kolaps
PREMIUMInvestoval si a firma skrachovala: Tieto 3 kroky sú kľúčové, o svoje peniaze prísť nemusíš (NÁVOD)

Lekár predpíše záhradkárčenie, seniori žijú v „dedine demencie“: 10 kuriozít zo zdravotníctva, ktoré vo svete naozaj fungujú

Slováci natvrdo pomenovali najdepresívnejšie miesta: Týmto slovenským mestám dali nelichotivú nálepku

