IBM combineert dna-chips met lithografie

Wetenschappers van IBM Research en het Institute of Technology in Californië zijn erin geslaagd met behulp van dna-moleculen een raamwerk te bouwen voor nanobuisjes. De vinding kan tot chips leiden met structuren die kleiner zijn dan 22nm.

De basis voor de techniek die het gezamenlijke onderzoeksteam gebruikte, werd anderhalf jaar geleden gelegd: IBM ontwikkelde toen een methode om met behulp van dna-structuren een raamwerk voor nanobuizen te vormen. Deze techniek, een combinatie van dna-origami en lithografie, maakt het mogelijk tweedimensionale structuren van koolstof-nanobuizen of silicium-nanodraden te bouwen. Dna-origami werd aan het California Institute of Technology ontwikkeld en de vouwkunst stelt onderzoekers in staat dna-structuren te vervaardigen die dienst kunnen doen als mal voor een elektronisch circuit.

Aan de dna-moleculen worden stoffen toegevoegd die als aanhechtpunt voor nanocomponenten dienst doen. De onderzoekers fabriceren zo structuren met resoluties van zes nanometer voor de selectieve hechting van bouwstenen voor nano-elektrische of nano-optische circuits. Tot dusver wisten de IBM-onderzoekers deze techniek alleen 'nat' toe te passen: het dna diende in een oplossing te worden bewerkt, wat de praktische toepasbaarheid beperkte.

De wetenschappers zijn er nu echter in geslaagd de natte, biochemische technieken te combineren met traditionele lithografie. Met behulp van bestaande apparatuur voor de productie van chips bouwden zij aanhechtpunten voor het origami-dna op siliciumoxide en dlc. Het dna bleek zeer selectief op de gewenste plaatsen te hechten, wat de integratie van de door dna-origami gevormde nanostructuren en door lithografisch geproduceerde circuits mogelijk maakt. IBM denkt op die manier features op chips aan te kunnen brengen die kleiner zijn dan 22nm, wat tot snellere en zuiniger chips zal leiden.

Reacties (11)

Ah, het plaatje dat bij dit artikel zit is een beetje misleidend. Wat hierboven te zien is, is dat ze nu DNA op bepaalde plekken kunnen laten hechten, terwijl andere plekken geen bindplekken hebben. Nu is het plaatje hierboven 1 van de resultaten, maar nogal rommelig. Ze gaan nog veel verder in het artikel. Tot een x bij x array van single DNA structuurtjes. Ze kunnen dit dus nu echt goed plaatsen, wat ook nodig is om er in een volgende stap electronica van te maken.

Wat ze iig nu denken is dat de kleinste "schakelingen" uit 1 enkel molecuul te maken zou moeten zijn, zeg maar moleculair electronica. Bijvoorbeeld een koolstof keten met aan de uiteinde 2 zwavel atomen (aanhechtings punten op bv. goud/koper/zilver/platina). Dan kan de keten een functionalitijd bevatten zoals transistor gedrag. Dan krijg je schakelingen van 1 a 2 nm bijvoorbeeld.

Volgens mij is dat op het moment wat ze denken als "kleinste" schakeling. Maar ja, je hebt misschien ook alternatieven die misschien veel sneller zijn (maar niet kleiner) zoals bv quantum computing of alles optisch doen.

Nou zijn ze ook nog bezig om met de "spin" van een electron een 0 en een 1 te maken, maar dat moet ook "ergens" in/gedetecteerd worden en dat is dan weer wat groter dan een enkel molecuul dacht ik.

En over de wet van moore, tsjah, dat is koffiedik kijken. Het gaat of de transistor dichtheid die verdubbeld. Nu hoe kleiner je al bent, hoe eerder je bij verkleiningen verdubbeld. Zeg maar van 256 naar 128 feature size, zou een verdubbeling betekenen, maar van 2 naar 1 nm betekend dat ook. Dus als men van 22 naar 11 gaat blijven ze nog steeds on track.

Al is het volgens mij wel een algemene consensus dat het "een keer" eindigd, omdat je na een tijdje bij de grote van enkele moleculen komt, daarna electronen etc. Het houd een keer op waarschijnlijk.

[Reactie gewijzigd door Krabbenborg op 24 augustus 2009 11:38]

Zo blijft de wet van Moore in stand

Mooie ontwikkeling

En toch zal die wet van Moore niet altijd stand blijven houden denk ik zo. In ieder geval niet wat betreft het kleiner maken van de circuit van de chips.
Bij steeds kleiner wordende cicuits krijgen de materialen die gebruikt worden andere eigenschappen (vaak minder goede geleidbaarheid dan eerst).

Dit is dus een mooie ontwikkeling, zeker om te laten zien dat we nog verder kunnen met de techniek. Maar wat de wet van Moore betreft weet ik het zonet nog niet

Ik denk ook dat deze wet eindig is, voor wat het verkleinen van benodigd oppervlak en afmeting van details betreft.

Maar met allerlei (holografische of andere nano-) methoden zou er wellicht meer inzitten?

We zitten op zich vast aan atoomstructuren, kleiner dan dat en er ontstaan allerlei (misschien wel bruikbare) quantum- en andere effecten, mag je aannemen?

/leek

Klopt, je hebt de weg van "kleiner" en je hebt de weg van beter. Het lijkt erop dat kleiner een keer stopt (logisch ook eigenlijk), daarvoor wordt ook zeer aandachtig gekeken naar holografische opslag (100en lagen op elkaar) en bijvoorbeeld optische schakelingen (veel meer snelheid, want snelheid licht >> snelheid electron)

en bijvoorbeeld optische schakelingen (veel meer snelheid, want snelheid licht >> snelheid electron)

Dit klopt maar half. De snelheid van de elektronen in een draad is niet heel snel, maar de voortbeweging van de golf gaat met (bijna) de snelheid van het licht. De ene elektron tikt de volgende aan, die op zijn beurt weer de volgende enz.
De reden waarom optische schakelingen meer potentie hebben om sneller te zijn is omdat ze niet zo warm worden. Bij schakelingen met behulp van elektriciteit komen we steeds dichter bij een einde: kijk maar naar een pc van 5 jaar geleden en een van nu (en tel dan het aantal fans) Bij optische schakelingen wordt het niet zo warm, dus loop je niet tegen koeling als bottleneck aan. Theoretisch kunnen we de snelheid van een traditionele pc nog wel even rekken, maar zeg nou zelf, moet een pc meer geluid maken dan een stofzuiger om nog sneller te gaan?

Dus ooit komt er een einde aan de snelheid van elektronische schakelingen vanwege de warmte die ermee geproduceerd wordt. Dit soort uitvindingen (artikel) zorgen ervoor dat chips weer kleiner en zuiniger worden, dus dan wordt het nog verder opgerekt, maar optische schakelingen is de toekomst. Om de elektronische schakeling nog wat sneller te krijgen is het keyword zuinigheid, want (bijna) al het vermogen dat de pc binnen komt gaat er weer uit als warmte.

Op zich is de wet van Moore nog wel een tijdje in stand te houden aangezien de wet niets (meer) zegt over de grootte van een transistor maar enkel over het aantal daarvan. Oorspronkelijk werd idd de dichtheid ook meegenomen, maar dat is tegenwoordig niet meer zo. Dus als je bereidt bent om een chip groter te laten worden, dan kunnen we nog wel even verder. Wat wel op een gegeven moment zal afnemen is de miniaturisering van chips en de apparaten die daar gebruik van maken.

[Reactie gewijzigd door HerrPino op 24 augustus 2009 11:47]

Ja, nou eerlijk gezegd geloof ik het allemaal wel. Ik heb geen idee hoe ze dit soort dingen doen maar ik vind het geweldig dat het schijnbaar toch weer mogelijk is om nog weer kleinere structuren te maken met de bestaande machines. Als over een paar jaar dit ook echt productie rijp is dan kunnen we dus chips verwachten met features die <22nm zijn wat weer flink op de materiaal kosten zal besparen de dichtheid van de schakelingen op een chip nog verder omhoog zal brengen en natuurlijk het geheel energie efficiënter en sneller zal maken.

Ik vraag me alleen wel af wanneer stopt dit welk formaat is absoluut het kleinste formaat schakeling dat je mogelijkerwijs zou kunnen maken waarna de schakeling niet meer kan werken. Eenmaal op dat punt aan gekomen kunnen we moeilijk verder groeien in efficiëntie en snelheid. De enge echte mogenlijkheden die dan nog resten is een quantum computer dan wel een organische computer (hersencellen?) maar of die echt de snelheid van een extreem kleine schakeling even ruimte en energie efficiënt kunnen evenaren begin ik me toch langzaam maar zeker af te vragen.

mmm Nacho chips