Ciekłe kryształy mogą być wykorzystywane do wykonywania obliczeń za pomocą technik, takich jak ta przedstawiona powyżej, gdzie czerwona część jest aktywowana przez światło

Ciekłe kryształy podstawą komputerów przyszłości? Zrobiliśmy krok bliżej

Naukowcy zademonstrowali, jak można wykorzystać ciekłe kryształy do budowy komputera. To może być przełom w robotyce i obliczeniach z wykorzystaniem miękkich materiałów.

Inżynierowie z Uniwersytetu Chicagowskiego po raz pierwszy pokazali, jak zaprojektować podstawowe elementy potrzebne do operacji logicznych przy użyciu materiałów zwanych ciekłymi kryształami. To otwiera drogę do zupełnie nowego sposobu obliczeń.

Wyniki badań, opublikowane w Science Advances, raczej nie przełożą się na natychmiastową rewolucję w świecie komputerów, ale wskazują kierunek, który powinniśmy obrać do stworzenia urządzeń o nowych właściwościach.

Pokazaliśmy, że można stworzyć podstawowe elementy obwodu – bramki, wzmacniacze i przewodniki – co oznacza, że powinno być możliwe złożenie ich w układy zdolne do wykonywania bardziej złożonych operacji. To naprawdę ekscytujący krok w dziedzinie materiałów aktywnych.

prof. Juan de Pablo z Argonne National Laboratory, główny autor pracy

Komputer inny niż wszystkie

Celem badan było bliższe przyjrzenie się ciekłym kryształom, fazie pośredniem między ciekłym i krystalicznym stanem skupienia materii. Charakteryzuje ją zdolność do płynięcia, cechująca ciecze i jednocześnie rozbudowane uporządkowanie tworzących je cząsteczek, podobnie jak ma to miejsce w kryształach. Mogą one w przyszłości mogą posłużyć do stworzenia ekranów lub telewizorów LCD nowej generacji.

Czytaj też: Dzięki klasycznym komputerom IBM zwiększył moc obliczeniową maszyn kwantowych

We wszystkich ciekłych kryształach występują miejsca, w których uporządkowane regiony zderzają się ze sobą, a ich orientacja nie do końca się zgadza, tworząc coś, co nazywa się defektami topologicznymi. Miejsca te przemieszczają się w miarę ruchu ciekłego kryształu. Naukowcy zastanawiają się, czy można je wykorzystać do przenoszenia informacji – podobnie jak elektrony w obwodach laptopa lub telefonu.

Zwykle, gdy patrzy się przez mikroskop na eksperyment z aktywnym ciekłym kryształem, widzę kompletny chaos – defekty poruszające się we wszystkich kierunkach.

prof. Juan de Pablo

Naukowcy z Uniwersytetu Chicagowskiego opracowali zestaw technik pozwalających kontrolować defekty topologiczne. Wywnioskowali, że jeżeli uda się im kontrolować miejsce wejścia energii do ciekłego kryształu, będą mogli sterować rozprzestrzenianiem się defektów.

Teoretycznie jest możliwe, by ciekły kryształ wykonywał operacje podobne do tych, które występują w klasycznym komputerze. Naukowcy są zainteresowani stworzeniem miękkich robotów, których ciała nie są wykonane z metalu lub plastiku, ale z rozciągliwych i miękkich materiałów. Zespół może sobie wyobrazić stworzenie takich robotów, które będą mogły same „myśleć”, wykorzystując aktywne ciekłe kryształy. Możliwe jest również wykorzystanie defektów topologicznych do przenoszenia małych ilości cieczy lub innych materiałów z miejsca na miejsce wewnątrz maleńkich urządzeń.