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The Future of Nanoscale Computing and Perceiving that Technology | Alain Diebold | TEDxSchenectady


ora per un incredibile cambio di passo
dal discorso precedente così giusto sì
Ho già presentato me e così il
argomento oggi ho intenzione di iniziare col
menzionando il recente premio Nobel di
Chimica per il 2017, quindi quello che vedi qui
è un miglioramento della capacità di
biomolecole di immagini con una trasmissione
microscopio elettronico così questo tipo di
la tecnologia è così difficile da trovare
con e così importante che doe Boucher
Frank e Henderson hanno vinto il premio Nobel
e quell’immagine in questo comunicato stampa voi
può trovare sul sito web Premio Nobel e
questa microscopia crioelettronica migliora
l’imaging di biomolecole e lo farai
guarda perché ho detto che andiamo
fino alla fine del discorso, va bene
quindi cosa hai bisogno di capire quando
stai rendendo l’elettronica soprattutto la
gentile il tipo di silicio che hai dentro
il tuo cellulare e il tuo computer e
siamo abituati o almeno a quelli
il lavoro su di esso è abituato a pensare
bisogno di capire qualcosa sulla
disposizione atomica locale degli atomi e così via
il modo in cui è stato fatto è con
diffrazione ai raggi X quindi parleremo di
che in un secondo ma perché ti importa
sulla disposizione atomica degli atomi
bene impatta cose che usi
ogni giorno e cambia le proprietà
diamo un’occhiata al carbonio un elemento
dalla tavola periodica e tu organizzi
in una speciale struttura di cristallo chiamata
il letteralmente chiamato il cristallo di diamante
struttura e ottieni se ottieni un
abbastanza reticolo diamantato
sai che insieme hai una bella
il diamante lo indossa sul tuo anello di fidanzamento
o qualunque cosa tu lo abbia inserito totalmente
diversa disposizione atomica e ottieni
grafite e usi grafite e piombo
matita ciò che usavamo chiamare matite di piombo
ora puoi averlo sotto forma di
fuliggine tutti quelli sono totalmente diversi
funziona così la nostra disposizione atomica
cambia le proprietà dei materiali così è
davvero importante da sapere
che cos’è questa disposizione atomica e così?
il modo in cui la gente capiva l’atomica
accordi in realtà come erano
usato per capire come il DNA che il DNA
la struttura era la diffrazione dei raggi X così
cosa c’è di diffrazione e radiografie a raggi x sono
luce molto alta energia li metti
attraverso un cristallo e il cristallo
strutturare la disposizione atomica a
fa schioccare quelle radiografie e tu ci prendi
ottenere una struttura qui e questo è questo
matrice periodica di picchi di diffrazione
cambia con la matrice periodica del
cristallo che stai cercando di capire
ecco come puoi dire al
differenza tra quelli diversi
strutture di carbonio che ho appena menzionato
quindi diamo un’occhiata a qualcosa che è stato
localmente qui nella zona di Albany il mio laureato
lo studente Avery Greene ha fatto questo
elettrone di trasmissione ad alta risoluzione
immagine della struttura cristallina di questo
business selenide crystal qui quando
è una specie di cristallo interessante così
ne parliamo per un secondo così
avete questi array di questo un piano di
selenio e in viola come tutti sanno
il bismuto è viola così il selenio di Jovie
selenio bismuto selenio selenio che è
chiamato uno strato quintuplo ce ne sono cinque
strati di atomi e si legano a ciascuno
altro molto debolmente si chiama il furgone
der Waals legame ben si può vedere che
sorprendentemente puoi vedere questi tipi di
disposizioni atomiche e una trasmissione
microscopio elettronico quando è molto
uno speciale che ha aberrazione
correzione in modo da poter vedere questa linea scura
ecco quello che trovi tra questi
livelli quintuple puoi vedere che il
selenio bismuto selenio bismuto
il selenio il bismuto è l’accendino
atomi più leggeri se lo farai in questa immagine
e se guardi op down così è
una specie di se stai guardando questo
Struttura di Chris o struttura di cristallo o
guarda il lato se guardi dall’alto in basso
puoi vedere un modello esagonale così tu
può vedere la disposizione atomica locale e
se ne sai abbastanza di affari
selenide ti dice qualcosa su
la funzionalità del selenide di bismuto così
in che modo ciò influisce su ciò che stiamo facendo
elettronica bene i transistor nella tua
telefono cellulare o il tuo computer il cuore di
quei chip elettronici i transistor
stai diventando sempre più piccola e tu
probabilmente hanno sentito che così è
tratto dal cazzo James silicon acha
colonna in tecnologia a stato solido che puoi
vedere il restringimento costante da 22
nanometri 14 e 10 nanometri quindi 10
nanometri è un centinaio di angstrom se tu
guarda la distanza tra questi due
pinne e noi te lo dirò
perché è importante in un secondo è
340 Angstrom questo è incredibilmente
piccolo quanto piccoli sono i transistor e
una delle cose che guadagni nel fare
questi transistor sono più piccoli che puoi
impacchettare più transistor in un più piccolo
area e che trans quel microprocessore
può fare più calcolo per te e
A volte, quando si fanno più piccoli in
Infatti il ​​più delle volte riescono a ottenere
più veloce così perché li chiamano così pinne
invece di guardare dritto verso di loro
li guardi in questa prospettiva tu
posso vedere che sembrano un lungo squalo
come una struttura e puoi vederlo
spesso sono modellati
in un array e questo è un PowerPoint
disegnando se vuoi ciò che sei
vedere proprio qui e si sta vedendo che
ce ne sono due insieme in quel particolare
struttura così le persone stavano immaginando
qualcosa oltre a queste pinne
transistor è la cosa nella
microprocessori nel telefono cellulare e
così via stavano pensando che potevano
fare fili di nano e così qualcuno che conosco
bene obiettivo principale di Brian all’università di
Texas che sta facendo questi nano fili di
germanio e hanno un certo
struttura cristallina qui li ha fatti con
queste piccole palline piccole particelle minuscole
d’oro li mise nel suo reattore e lui
può far crescere questi fili di germanio su di essi
e un’altra persona Charles Leaver a
Harvard fa
i suoi nanofili semiconduttori realizzati a
transistor fuori da loro così la gente pensava
che questa sarebbe una grande cosa da fare
15-20 anni fa e la ragione era
perché è difficile da spiegare
senza entrare in un sacco di elettronica
ma perché questa parte del transistor
è stato tutto intorno a questo filo voi
dovrebbe avere un rendimento migliore
transistor bene
andare avanti ad oggi cosa abbiamo così
la gente immaginava che potesse essere un cavo nano
essere un ottimo modo per fare un transistor in
il futuro e così oggi usando lo stesso
struttura sottile che hai visto in te
spese generali fa persone hanno utilizzato che in un
sacco di elaborazione molto difficile da fare
transistor nano wire e così sono
molto ordinato qui puoi vedere il
ordine in quella struttura qui e uno
la versione ha questi 80 angoli di diametro
nano fili dentro e quello è stato fatto a
iMac in Belgio e localmente qui in IBM
avevano un filo nano che ne ha di più
forma ovale come quella li chiamava nano
fogli così persone hanno preso questa idea
l’idea che il cancello transistor dovrebbe
avvolgere tutto intorno al transistor il
canale o erano gli elettroni che scorrono
attraverso per far funzionare il transistor
meglio ora le persone lo stanno facendo e
forse dopo questi articoli di ricerca sono
che vedi qui 2016-2017 molto recente
forse quello sarà il transistor del
il futuro è certamente sotto qualche forte
considerazione va bene così che ti dà
un’altra informazione ci vuole a
molto tempo per incubare idee da a
laboratorio di ricerca che non funziona davvero
in nano elettronica e ci sono
pensieri di bene forse possiamo usarlo
in nano elettronica a qualcosa di simile
potrebbe effettivamente essere usato nella vita reale
un’altra idea che la gente aveva usato
grafene ricordate che avete visto in precedenza nella
parliamo che la matita la grafite e
l’ uso della matita lo sposta sul foglio
e ti lasci dietro le linee
vedete questi sono piccoli fogli di
grafene o singoli strati di carbonio
atomi ecco disponiamo un’immagine del
struttura esagonale di grafene che è
stato abbastanza famoso recentemente laureato
studente Florence Nelson che era un membro
del mio gruppo lei è ora ben fuori abbastanza
impiegato e voluto Robo a
Oak Ridge National Lab che ha preso questo
immagine su una trasmissione molto speciale
microscopio elettronico per conoscerti
puoi vedere dove si trovano gli atomi
che questa è una che è una straordinaria
risultato se mi chiedi quando inizi
mettere insieme strutture che potrebbero essere
usandolo una specie di futuro selvaggio o
nano elettronica vedi questa messa
il grafene tra pezzi di boro
nitruro e guardi una sezione trasversale
di quello che vedi è dove il
il grafene inizia a perdere le tue capacità
per vedere la struttura individuale così uniforme
facendo una microscopia elettronica sorprendente
e mettere insieme un difficile
struttura e questo è stato fatto Jim hones
gruppo a Columbia e faceva parte di un
centro chiamato indice che mi capita di essere
il direttore di lui stava lavorando su questo
materiale interessante per il possibile
futura elettronica nano realizzata con
grafene in modo che sia nel sai
nel mix è molto lontano dall’essere
realizzato ed è molto se lo farai molto
speculativo va bene così le persone sono
pensando a come fare elettronica
diversi tipi di elettronica
l’ idea di grafene era molto diversa
di interruttore se si considera transistor a
beYOU cambia quindi cosa succede se lo fai
l’elettronica che abbiamo oggi e
tu pensi al fatto che è così
usa i dati è memoria la memoria di questi
questi computer e come si muove il
i dati in giro sono molto inefficienti
succede se l’hai fatto pensare come a
l’umano fa come il tuo cervello fa così
il professor Nate Katie che è un professore
è stato al SUNY Polytechnic Institute
lavorando su questo e
quello che ha fatto è provare a fare qualcosa
di struttura elettronica da tradizionale
profitto elettronico che conosci elaborazione
che useresti in una fabbrica
rende i circuiti integrati al silicio e
fai in modo che i circuiti funzionino come il neurone
nel tuo cervello e la ragione i neuroni
anche se funziona lentamente
rispetto ad un transistor perché ha
molte interconnessioni è molto
efficace in quello che fa e che usa
potenza molto bassa così stanno facendo
elettronica che fa questo cosiddetto
calcolo cognitivo o
calcolo neuromorfico che è un
idea interessante ed è molto fattibile
perché puoi usare la produzione
capacità che hai già e quindi forse
in pochi anni lo vedrai in effetti
se vai sui siti web di IBM o
Intel e tu chiedi per la ricerca di a
calcolo neuromorfico o cognitivo
il calcolo probabilmente ne confinerà alcuni
informazioni interessanti ci sono
tipo di figo
va bene, ma cosa succede se il silicio
l’elettronica nano è sostituita da alcuni
una sorta di nanotecnologia basata biologicamente
elettronica e perché vorresti anche solo pensare
su questo e così ricordo il tempo che
Jack Kilby una delle due persone che
inventato il circuito integrato è venuto a
visita dove lavoravo e ha detto
lo sai quando l’ ho inventato lì
conoscevi un grande potere vecchio stile?
transistor e tutte le aziende che
fatto passare quei transistor di potenza dal
margine
dopo le aziende del circuito integrato
è entrato in esistenza e
iniziato a fare un sacco di integrato
circuiti e alla fine sostituiti in
molte applicazioni i transistor di potenza
in molte applicazioni ovviamente lo sono
ancora usato in altre applicazioni ma
ciò significava che l’elettronica è possibile
a causa di quei tipi di scoperte
quindi usando l’idea di Jack Kilby che tu
potrebbe voler pensare a qualcosa
è davvero off-the-wall e lo farà
impatto su ciò che stai facendo, quindi cosa succede
se c’è una base biologica
elettronica
non sai che sono un po ‘ critico nei confronti di
queste idee, ma hanno bisogno di essere
considerato così prima di arrivare ad un esempio
di qualcosa che è davvero difficile da
credo che sia stato pubblicato in natura
di quest’anno ne parleremo prima
qualcosa di cui so ben poco
NON sono un biologo quindi è davvero difficile
per me entrare in alcune di queste idee
ma sono ancora lì e perché questo
ha una possibilità che ho bisogno di conoscere
è così che cos’è un genoma
genoma conosci la tua serie completa di
DNA in una delle cellule nel tuo corpo e
sono composti da unità chimiche
sono organizzati in modo chiaro e
una volta che hai un modello di cose che puoi
informazioni sul codice in esso e la mia bontà
la codifica delle informazioni è ciò che nano
l’elettronica è tutto così così che cosa
è successo questo è un documento incredibile è
solo questo davvero bizzarro quindi qualcuno ha preso
un genoma di batteri e il genoma e
hanno codificato un film digitale o parti di
un film digitale nei genomi di a
batterio
davvero selvaggio, perché mai vorresti
fallo ma lo hanno fatto ed è lì
e quindi questo è uno è uno sguardo a
immagine di una mano che è stata codificata nel
genomi di un certo batterio c’è
questa immagine di cinque cinque se filmerete
di un cavallo che corrono da cui sono codificati
codificare successivamente ciascuna immagine
in un momento in batteri che è in
Davvero selvaggia, quindi prima di tutto
che potrebbero anche farlo come è sorprendente
ma se ti tiri indietro e reprimi il tuo
stupore e dire bene a cosa serve questo
bene diverso da allora un interessante
svolta che non hai mai mai
sa che cosa sarà utile in futuro
o forse le spie possono farti sapere
informazioni in un batterio e loro sanno
passarlo in giro e poi qualcuno può
decodificarlo più tardi
diverso da quel tipo di selvaggio interessante
pensato
perchè questo sarebbe molto utile per te
sapere quando si esegue lo streaming dal Web o
qualunque cosa tu possa fare un film tu
voglio se sei la centesima persona
guarda quel film che vuoi la sua fedeltà
la qualità del film deve essere esattamente
lo stesso della prima persona e esattamente
lo stesso dell’originale che è stato memorizzato
da qualche parte dove si ottiene lo streaming
da bene questo tipo di tecnologia giusta
ora non ha quel tipo di molto alto
fedeltà parlano di 90 percento in
questo articolo e questo è veramente recente
riempie il suo 2017 così e Shipman sta ottenendo
alcune spedizioni e colleghi stanno ottenendo
un po ‘di grande notorietà per questo così tu
sapere sarà la nanoelettronica del silicio
sostituito da biologicamente basato
elettronica e come analizzeranno o
immagina queste cose come stai andando
conoscere l’accordo perché quando
stai parlando di fare elettronica
devi averne abbastanza di qualsiasi cosa
stai memorizzando le informazioni per questo
per essere utile e leggibile in modo da poter ottenere
l’informazione e tu puoi fare
calcolando bene con esso si scopre che
come ho detto all’inizio se questi
idee selvagge che sono là fuori mai
diventare utile sarà davvero
difficile da controllare o persino di qualità
ricerca e sviluppo su di loro perché
Imaging molecole organiche è davvero
roba dura quindi ecco un qui è un recente
carta una revisione dei progressi nell’imaging
molecole organiche con trasmissione
microscopia elettronica e così puoi vedere
cosa potrebbero apparire le Arrangiamenti atomici
come qui e zine suona azoto di ossigeno
Idrogeno puoi vederlo qui
non assomiglia a ciò che disegni
nella tua PowerPoint qui e
che è molto diverso rispetto ad esempio
i singoli cristalli che ti ho mostrato al
inizio del discorso e ecco uno sguardo
nella parte superiore di un nanotubo di carbonio che è
come il grafene arrotolato in un tubo se
lo farai che è stato funzionalizzato
è in varie varie molecole al
in alto e sono stati legati a questo
nanotubo e quindi c’è un’occhiata ad alcuni
sorta di
la cima funzionalizzata di un nanotubo è
molto difficile vederlo ed ecco uno sguardo a
il lato di un nanotubo sì no
non ha la qualità delle informazioni
se vuoi che io sia abituato a lavorare
che tutto bene io questo
accennato prima che è possibile il
immagine immagine questi cristalli a causa di
correzione dell’aberrazione dell’immagine atomica
l’ordine è molto meglio con l’aberrazione
correzione quindi cosa succede se hai un
nanotubo di carbonio e ne mettete alcuni
iodio e potassio in là di potassio
ioduro se vuoi e qui senza
correzione dell’aberrazione che non conosci
dov’è dentro questo nanotubo e
questa è una diversa colorante di Cassie Amaya
il cristallo qui evidente è ovvio
Non lo so e puoi vedere dove si trova
gli atomi pesanti sono e gli atomi più leggeri
sono all’interno del nanotubo di carbonio usando
un tipo speciale di correzione dell’aberrazione
bene cosa succede se metti un organico
molecola all’interno di un nanotubo di carbonio molto
difficile vederlo nello stesso modo in cui
lo stiamo vedendo proprio ora, così è
sarà una sfida davvero difficile
per quelli di noi che stanno lavorando in nano
elettronica se questo dovesse mai accadere così
penso che sia uno dei motivi
è interessante essere critici
questo eppure se si guarda ai finanziamenti
fonti e persone che fanno ricerca sempre
devo vedere le fonti di finanziamento te
guarda le fonti di finanziamento che stanno finanziando
questo tipo di ricerca selvaggia e approfondita giusta
ora così lavori in questo campo tu
almeno bisogno di sapere su di esso e pagare
attenzione ad esso ed è per questo che ho mostrato
questa immagine del Premio Nobel 2017 in
Chimica che mostra che ogni progresso in
l’imaging di una biomolecola è importante
abbastanza e abbastanza difficile da vincere un Nobel
Premio
e così con che vi ringrazio per
ascoltando
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