Logische schakelingen met waterdruppels als bits
Onderzoekers van Stanford University hebben logische schakelingen met waterdruppels ontwikkeld die klokgestuurd werken en dus synchroon bewerkingen kunnen uitvoeren. Hiermee kunnen microlaboratoria worden gebouwd waarin waterdruppels materialen volgens bepaalde algoritmes transporteren.
Onderzoekers van Stanford University hebben logische schakelingen met waterdruppels ontwikkeld die klokgestuurd werken en dus synchroon bewerkingen kunnen uitvoeren. Hiermee kunnen microlaboratoria worden gebouwd waarin waterdruppels materialen volgens bepaalde algoritmes transporteren.
De schakelingen bestaan uit een ‘sandwich’ van twee glazen plaatjes met olie ertussen. Op het onderste plaatje zijn minuscule ijzeren sporen in de vorm van een soort PacMan-doolhof aangebracht. In de olielaag worden ijzerhoudende waterdruppels geïnjecteerd die informatiebits voorstellen. Een roterend magnetisch veld vormt de klok. Als het veld van richting verandert wijzigt de polarisatierichting van de ijzeren sporen en worden de waterdruppels in een bepaalde richting bewogen. Eén volledige omwenteling van het magnetisch veld komt overeen met één klokcyclus.
Door de layout van de ijzeren sporen te wijzigen kunnen verschillende logische schakelingen worden gerealiseerd. De onderzoekers bouwden onder andere AND-, OR-, XOR-, NOT- en NAND-poorten, een full-adder, een flip-flop en een state-machine. Hun doel is het ontwerpen van een nieuw soort computers dat fysieke materie nauwkeurig en gecontroleerd kan manipuleren.
De resultaten van het onderzoek werden onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Nature Physics.
Foto: samengesteld uit videobeelden van Kurt Hickman / Stanford University
De schakelingen bestaan uit een ‘sandwich’ van twee glazen plaatjes met olie ertussen. Op het onderste plaatje zijn minuscule ijzeren sporen in de vorm van een soort PacMan-doolhof aangebracht. In de olielaag worden ijzerhoudende waterdruppels geïnjecteerd die informatiebits voorstellen. Een roterend magnetisch veld vormt de klok. Als het veld van richting verandert wijzigt de polarisatierichting van de ijzeren sporen en worden de waterdruppels in een bepaalde richting bewogen. Eén volledige omwenteling van het magnetisch veld komt overeen met één klokcyclus.
Door de layout van de ijzeren sporen te wijzigen kunnen verschillende logische schakelingen worden gerealiseerd. De onderzoekers bouwden onder andere AND-, OR-, XOR-, NOT- en NAND-poorten, een full-adder, een flip-flop en een state-machine. Hun doel is het ontwerpen van een nieuw soort computers dat fysieke materie nauwkeurig en gecontroleerd kan manipuleren.
De resultaten van het onderzoek werden onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Nature Physics.
Foto: samengesteld uit videobeelden van Kurt Hickman / Stanford University
