Uma equipe interdisciplinar de cientistas e engenheiros da The MITER Corporation e da Harvard University deram passos importantes em direção a sistemas de computador eletrônicos ultrapequenos que vão além do fim iminente da Lei de Moore, que afirma que a densidade do dispositivo e o poder de processamento geral dos computadores dobrarão a cada dois ou três anos. Num jornal que vai sair esta semana no Proceedings of the National Academy of Sciences , a equipe descreve como eles projetaram e montaram, de baixo para cima, um funcionamento, computador de controle ultra-minúsculo que é o sistema nanoeletrônico mais denso já construído.

O ultrapequeno, processador de controle de ultra-baixa potência - denominado máquina nanoeletrônica de estado finito ou "nanoFSM" - é menor do que uma célula nervosa humana. É composto por centenas de transistores de nanofios, cada um dos quais é um interruptor cerca de dez mil vezes mais fino do que um fio de cabelo humano. Os transistores de nanofios usam muito pouca energia porque são "não voláteis". Isso é, os interruptores lembram se estão ligados ou desligados, mesmo quando nenhuma energia é fornecida a eles.

No nanoFSM, esses nanointerruptores são montados e organizados em circuitos em vários "ladrilhos". Juntos, os blocos direcionam pequenos sinais eletrônicos ao redor do computador, permitindo-lhe realizar cálculos e processar sinais que poderiam ser usados ​​para controlar sistemas minúsculos, como dispositivos terapêuticos médicos minúsculos, outros minúsculos sensores e atuadores, ou mesmo robôs do tamanho de um inseto.

Em 2011, a equipe MITER-Harvard demonstrou um único ladrilho minúsculo, capaz de realizar operações lógicas simples. Em sua recente colaboração, eles combinaram vários blocos em um único chip para produzir um complexo inédito, nanocomputador programável.

"Foi um desafio desenvolver uma arquitetura de sistema e projetos de nanocircuito que reunissem as funções de controle que queríamos em um sistema tão pequeno, "de acordo com Shamik Das, arquiteto-chefe do nanocomputador, que também é engenheiro principal e líder de grupo do Nanosystems Group do MITRE. "Assim que tivermos esses designs, no entanto, nossos colaboradores de Harvard fizeram um trabalho brilhante inovando para poder realizá-los. "

A construção deste nanocomputador foi possível graças a avanços significativos nos processos que montam com extrema precisão matrizes densas dos muitos nanodispositivos necessários. Esses avanços também possibilitaram a fabricação de várias cópias do nanoFSM, usando uma abordagem inovadora em que, pela primeira vez, nanossistemas complexos podem ser montados economicamente de baixo para cima em estreita conformidade com um projeto preexistente. Até agora, isso poderia ser feito usando o caro da indústria, métodos de fabricação litográfica de cima para baixo, mas não com montagem ascendente.

Por esta razão, o nanoFSM e os meios pelos quais foi feito representam um passo no sentido de estender a tendência economicamente importante de cinco décadas de miniaturização de acordo com a Lei de Moore, que impulsionou a indústria eletrônica. Por causa das limitações em seus métodos convencionais de fabricação litográfica e em transistores convencionais, muitos especialistas do setor sugeriram que a tendência da Lei de Moore em breve chegará ao fim. Alguns afirmam que isso pode ocorrer em apenas cinco anos e ter consequências econômicas negativas, a menos que haja inovações nas tecnologias de dispositivo e fabricação, como aqueles demonstrados pelo nanoFSM.

James Ellenbogen, cientista-chefe de nanotecnologia do MITER e especialista no desenvolvimento de computadores integrados em escala nanométrica, disse, "O nanoFSM e os novos métodos inventados para construí-lo não são a resposta completa para a indústria. No entanto, Eu acredito que eles incorporam passos importantes em duas das principais áreas nas quais a indústria de eletrônicos tem se concentrado para estender a Lei de Moore. "

Além de Das e Ellenbogen, a equipe de desenvolvimento da MITER incluiu James Klemic, o diretor do laboratório de nanotecnologia da corporação. Os pesquisadores do MITER - um pioneiro no campo da nanotecnologia desde 1992 - colaboraram com uma equipe de três pessoas em Harvard, liderado por Charles Lieber, um investigador de nanotecnologia líder mundial.