Commutation logique à l’aide d’une seule molécule

Commutation logique à l'aide d'une seule molécule

Toutes les portes logiques peuvent être réalisées à l’aide d’une seule molécule (sur la figure, en haut, la molécule relie les deux triangles d’or). Crédit : Université de Twente

Les portes logiques, éléments de base du monde numérique, peuvent désormais être construites à partir d’une seule molécule. Un exemple est XOR, avec deux entrées. Si au moins l’un d’entre eux est “1”, alors la sortie est également “1” ; sinon, c’est 0. Ces portes logiques mesurent moins de 2 nanomètres. Ils sont basés sur des transistors à un électron, capables de s’assembler et de s’organiser sur une surface. La logique moléculaire réduit non seulement les dimensions de la puce et la consommation d’énergie, mais elle peut également avoir des similitudes avec la façon dont le cerveau traite les signaux, explique le professeur Christian Nijhuis, qui a publié ses résultats dans Matériaux avancés.

Les molécules fonctionnent comme toutes les portes logiques : AND, XOR, OR, NAND, NOR, INT et XNOR. Ce sont tous des circuits à deux entrées et une sortie. Le signal de sortie sera 1 ou 0 en fonction des deux entrées et du calcul logique. Dans l’électronique d’aujourd’hui, ces portes sont déjà petites : en moyenne, elles seront constituées de trois transistors. Dans la dernière technologie de puce, un transistor mesure généralement 5 nanomètres. Les derniers modèles de smartphones embarquent des centaines de millions de portes logiques. Les transistors à un électron ne sont pas seulement plus petits, leur consommation d’énergie est faible. Les deux représentent des goulots d’étranglement dans la poursuite de la miniaturisation. D’autre part, la fabrication de puces d’aujourd’hui est un processus de production mature qui peut faire face à une complexité extrême.

Les calculatrices logiques à électron unique (SELC) sont construites à partir de molécules comblant l’écart entre deux électrodes en or. La couche de matériau a une épaisseur d’une seule molécule. Il fonctionne grâce à un effet quantique appelé blocage de Coulomb. Selon la tension, l’électron sera arrêté ou traversera la molécule. Comme l’effet dépend principalement d’impulsions de tension et non d’un courant électrique continu, la consommation est très faible.


Implémentation et reconfiguration de portes logiques à base de skyrmions magnétiques dans une seule nanopiste


Plus d’information:
Ran Liu et al, Stable Universal 1‐ et 2‐Input Single‐Molecule Logic Gates, Matériaux avancés (2022). DOI : 10.1002 / adma.202202135

Fourni par l’Université de Twente

Citation: Commutation logique à l’aide d’une seule molécule (15 juin 2022) récupéré le 15 juin 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-06-logical-molecule.html

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