بیش از ۵۰ سال پیش، ایده پارامترون (عنصر با عدم تقارن مغناطیسی) به شکل نظری مطرح شد. پارامترون یک مدار الکتریکی است که می‌تواند زیربنایی را برای رایانه‌های دیجیتالی ایجاد کند. در آن زمان، این ایده با شکست مواجه شد، اما اخیراً دانشمندان ژاپنی این ایده را احیا کرده‌اند و گام اولیه‌ای به‌سوی یک رایانه نانومکانیکی برداشته‌اند که در آن، به جای عملکردهای الکتریکی از عملکردهای مکانیکی استفاده می‌شود.
نوسانگرهای نانومکانیکی، نویدبخش نسل جدید رایانه‌ها
بیش از ۵۰ سال پیش، ایده پارامترون (عنصر با عدم تقارن مغناطیسی) به شکل نظری مطرح
شد. پارامترون یک مدار الکتریکی است که می‌تواند زیربنایی را برای رایانه‌های
دیجیتالی ایجاد کند. در آن زمان، این ایده با شکست مواجه شد، اما اخیراً دانشمندان
ژاپنی این ایده را احیا کرده‌اند و گام اولیه‌ای به‌سوی یک رایانه نانومکانیکی
برداشته‌اند که در آن، به جای عملکردهای الکتریکی از عملکردهای مکانیکی استفاده می‌شود.
پارامترون برای بیت‌های صفر و یک الکترونیکی کنونی(پایه‌ای‌ترین اجزای اطلاعات که
یک رایانه قادر به ذخیره آنهاست و توسط یک ترانزیستور که یک ولتاژ صفر و یا غیر صفر
در آن برقرار می‌شود، تعریف می‌گردند)، از پاسخ یک نوسانگر الکتریکی با یک بسامد
اعمال‌شده، استفاده می‌کند. پارامترون تنها می‌تواند در دو شکل نوسان کند، که از
این خاصیت می‌توان برای تعریف صفر و یک‌ها در منطق دودویی بهره گرفت. پیش از این،
رایانه‌هایی که بر اساس پارامترون عمل می‌کردند، ساخته شدند؛ اما هرگز این ایده
به شکل کامل تحقق پیدا نکرد، زیرا در زمینه مصرف انرژی و یکپارچگی این رایانه‌ها
مشکلاتی وجود داشت و با عرضه ترانزیستورهای سریع‌تر، ایده مذکور به‌سرعت به دست
فراموشی سپرده شد.
در عصر فناوری‌نانو و با استفاده از نوسانگرهای نانومکانیکی، بار دیگر پارامترون‌ها
احیا شده‌اند و دانشمندانی که این کار را انجام داده‌اند، ایمران محبوب و هیروشی
یاماگوچی از شرکت NTT در ژاپن هستند. نوسانگر الکترومکانیکی آنها، دارای یک ساختار
پل- روی-گپ است. عمق این گپ چهار میکرون بوده و پل نیز ۲۶۰ میکرون طول، ۸۴ میکرون
عرض و ۱٫ ۳۵ میکرون ضخامت دارد. این پل و بخش عمده ماده‌ای که شامل گپ است از جنس
آرسنید گالیوم نیمه‌رسانا(GaAs) است.
در هر کدام از انتهاهای پل ـ که به‌عنوان نقاط گیره‌ها شناخته می‌شوند ـ یک ساختار
لایه‌لایه وجود دارد. در این نقاط، یک لایه نازک GaAs بین یک الکترود طلا و یک
سیستم الکترونیکی دوبعدی(اصطلاح عمومی برای ماده‌ای که در آن، الکترون‌ها به یک
صفحه محدود می‌شوند.) قرار گرفته‌است.
اعمال یک ولتاژ جریان متناوب بر روی پل ـ به شکلی که با بسامد طبیعی آن هم‌خوانی
داشته باشد ـ باعث نوسان عمودی آن می‌شود. این حرکت فیزیکی متأثر از زنجیره‌ای از
رخدادهاست و با یک جابه‌جایی اتم‌ها در لایه نازکِ GaAs ـ که ناشی از اعمال ولتاژ
است ـ آغاز می‌شود. در نتیجه این جابه‌جایی، بارهای مثبت و منفی در لایه مذکور از
یکدیگر جدا می‌شوند و به این ترتیب، یک کشیدگی در طول پل ظاهر می‌شود و پل را کمی
خم می‌کند. می‌توان این حرکت را از طریق تنظیم ولتاژ، در یک بسامد تشدیدی قرار داد.
این محققان قادرند تا از این مدهای تشدیدی به‌عنوان بیت‌ها، برای ذخیره اطلاعات
بهره بگیرند؛ مثلاً نوسانگرهای مجاور با تشدیدهایی که اختلاف فاز دارند(به این معنی
که به‌صورت هماهنگ نوسان نمی‌کنند)، می‌توانند نشان‌دهنده مقادیر صفر و یک باشند.
ایمران در این‌باره گفت:«این سیستم، قابلیت تنظیم بالایی دارد و به همین دلیل، ما
انتظار داریم که به‌راحتی در درون معماری‌های پیچیده، جاسازی شود.»
رایانه‌های نانومکانیکی‌ای که بر اساس ایده این محققان قابل ساخت هستند، احتمالاً
هیچ‌گاه به سرعتِ رایانه‌های ترانزیستوری نخواهند رسید؛ اما این رایانه‌ها چندین
مزیت دارند؛ از جمله حالت ارتجاعی بیشتر برای شوک‌های الکترومغناطیسی و بازده انرژی
بیشتر. از این رو، رایانه‌های مذکور برای کاربردهایی که نیاز به رایانه‌های بسیار
سریع ندارند؛ مانند وسایل برقی، گوشی‌های تلفن همراه و اتومبیل‌ها، گزینه‌های
مناسبی هستند.
نتایج این تحقیق در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده‌است.
