Τρισδιάστατα και γρηγορότερα κυκλώματα από χρυσό
Τα λέιζερ βοηθούν την κατασκευή τρισδιάστατων τσιπ σε υπολογιστές

Από το Nature, 26 Απριλίου 2004

Η δημιουργία μικροσκοπικών εικόνων τρισδιάστατων δομών από χρυσό μέσα σε μπλοκ από γυαλί  θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια νέα γενιά ηλεκτρονικών, υποστηρίζουν Κινέζοι φυσικοί που ανέπτυξαν αυτή την τεχνική.

Ένας δρόμος για γρηγορότερα κομπιούτερ είναι να αυξήσει κάποιος τον αριθμό των συνδέσεων μεταξύ των στοιχείων σε ένα κύκλωμα. Αλλά οι κατασκευαστές των τσιπ για υπολογιστές έχουν φτάσει στα όρια τα σημερινά συμβατικά επίπεδα κυκλώματα, καθώς συσσωρεύουν όλο και περισσότερα τρανζίστορ και η περαιτέρω αύξηση της επίδοσής τους θα γίνει κάποια στιγμή αδύνατη λόγω έλλειψης χώρου. Έτσι, για την επόμενη γενιά των τσιπ, ο μόνος τρόπος για τη βελτίωση τους είναι να αυξήσουμε τις διαστάσεις.

"Η βιομηχανία της μικροηλεκτρονικής είναι δισδιάστατη προς το παρόν", λέει ο Mark Miodownik, ειδικός για υλικά στο Βασιλικό Κολέγιο του Λονδίνου. "Αν κατασκευάσουμε τσιπ σε τρεις διαστάσεις ανοίγουμε το δρόμο για γρηγορότερα τσιπ και μεγαλύτερη μνήμη".

Μετάβαση σε κουκίδες

Εντούτοις, η παραγωγή ενός τρισδιάστατου κυκλώματος δεν είναι καμιά εύκολη δουλειά. Προς το παρόν, οι σχεδιαστές των τσιπ τα κατασκευάζουν στρώση στρώση, αλλά αυτή είναι μια επίμοχθη διαδικασία και περιορίζει τα σχέδια που μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Τώρα όμως ο Jianrong Qiu, ένας φυσικός στο Ινστιτούτο Οπτικής και Μικρομηχανικής στη Σαγγάη, και συνάδελφοι του από την Κίνα και την Ιαπωνία έχουν ανακαλύψει έναν τρόπο να σχεδιαστεί το επιθυμητό κύκλωμα άμεσα κατευθείαν σε ένα μπλοκ από γυαλί.

Το μυστικό ήταν να προστεθεί οξείδιο του χρυσού στο γυαλί, με μια συγκέντρωση ενός μέρους προς 10.000. Τότε εστίασαν βραχείς παλμούς λέιζερ προς τα συγκεκριμένα σημεία μέσα στο μπλοκ, για να αποσπάσουν μεμονωμένα άτομα του χρυσού. Όταν το μπλοκ θερμάνθηκε στους 550 ºC, τα άτομα του χρυσού συγχωνεύτηκαν σε μικροσκοπικά σφαιρίδια φτιάνοντας μια ειδική διάταξη. Τα σταγονίδια χρυσού κάνουν μια δομή από κουκίδες με τον ίδιο τρόπο που οι φωτογραφίες στις εφημερίδες γίνονται από πολλές μικροσκοπικές κουκίδες μελανιού.

Τρεις διαστάσεις σημαίνουν τα γρηγορότερα τσιπ και περισσότερη μνήμη.

Μέχρι τώρα οι ερευνητές έχουν χρησιμοποιήσει την τεχνική αυτή για να δημιουργήσουν τρισδιάστατες εικόνες στο γυαλί, όπως η πεταλούδα που εμφανίζεται αριστερά Η εικόνα πλάτους 5 χιλιοστών φτιάχτηκε από εκατομμύρια μικροσκοπικών σφαιριδίων χρυσού, και κάθε μία περίπου έχει διάμετρο επτά nm, η οποία είναι κατά προσέγγιση λεπτότερη κατά 10.000 φορές από μια ανθρώπινη τρίχα. Οι ερευνητές δημοσιεύουν τα αποτελέσματά τους στο περιοδικό Angewandte Chemie.

Είναι ακόμα πιθανό να σβηστούν οι δομές αφού έχουν δημιουργηθεί με τη χρησιμοποίηση για δεύτερη φορά παλμών λέιζερ, για να εκτοξεύσουν χρυσά σφαιρίδια.

Ο επόμενος στόχος της ομάδας είναι να φτιάξει κυκλώματα μέσα σε γιαλί. Η χρησιμοποίηση του γυαλιού,  πλουσιότερο σε χρυσό, πρέπει να βοηθήσει να συνδεθούν οι κουκίδες στα ολοκληρωμένα κυκλώματα, λέει ο Peter Kazansky, ένας φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Southampton, το οποίο συνεργάζεται με την ερευνητική ομάδα.

Οι ερευνητές επίσης προτείνουν ότι η τεχνική θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή μνήμης, επειδή μπορούν να καταχωρούνται τα bits ως εξής: η παρουσία ή απουσία μιας νανοκουκίδας σε κάθε σημείο μέσα σε ένα τρισδιάστατο πλέγμα, μπορεί να σημαίνει 1 ή 0. Αν και η μέθοδος αυτή είναι απίθανο να είναι οικονομική στο εγγύς μέλλον.