Wasser Tropfen-Powered Computer konnte Mini Science Labs ausgeführt.

Ein Computer besteht aus Wasser und Magnete Tröpfchen in sich selbst wie ein Uhrwerk bewegen kann, sagen Forscher. Das Gerät zeigt einen neuen Weg zu Computerberechnungen mit der Manipulation der Materie verschmelzen, hinzugefügt Wissenschaftler.

Während konventionelle Mikroelektronik shuffle Elektronen um Drähte, in den letzten Jahren, haben Wissenschaftler begonnen, Entwicklung von sogenannten mikrofluidischen Geräten, das Mischen von Flüssigkeiten in Rohrleitungen. Diese Geräte können theoretisch jede Operation durchführen, die ein herkömmlichen elektronischer Mikrochip kann.

Obwohl mikrofluidischen Geräten erheblich langsamer als konventioneller Elektronik sind, ist das Ziel nicht zu konkurrieren mit elektronischen Computern im traditionellen computing-Aufgaben wie Textverarbeitung. Vielmehr soll eine ganz neue Klasse von Computern, um präzise Kontrolle Angelegenheit entwickeln. [Super-intelligenten Maschinen: 7 Roboter Futures]

"Die grundlegenden Grenzen der Berechnung, wie und wie schnell Sie gehen können oder wie kleine Geräte sein können, haben ihren Sitz in wie Informationen im physischen Entitäten dargestellt werden muss" Live Science sagte Co-Autor Manu Prakash, ein Biophysiker an der Stanford University zu studieren. "Wir diese Idee auf den Kopf gekippt – warum wir können Berechnungen um physische Entitäten zu manipulieren?"

Aktuelle Anwendungsbereiche für mikrofluidischen Chips servieren als miniaturisierte Chemie und Biologie Labors. Statt der Durchführung von Experimenten mit Dutzenden von Reagenzgläsern, kann jedes Tröpfchen in eine Lab-on-a-Chip als mikroskopische Reagenzglas ermöglichen Wissenschaftlern, Tausende von Experimenten gleichzeitig durchzuführen, sondern erfordern einen Bruchteil der Zeit, Raum, Materialien, Kosten und Aufwand eines herkömmlichen Labors dienen.

Aber ein großer Nachteil von mikrofluidischen Geräten ist, dass die Tropfen von Flüssigkeit in der Regel sind jeweils einzeln gesteuert. Obwohl Prakash und seine Kollegen zuvor eine Möglichkeit, viele Tropfen auf einem Mikrofluidik-Chip gleichzeitig, bis jetzt steuern nachgewiesen wurden die Aktionen der solche Tröpfchen nicht miteinander synchronisiert. Das macht diese Systeme anfällig für Fehler, die die Geräte auf komplexere Operationen gehindert.

Prakash und seine Kollegen haben jetzt eine Möglichkeit für Tröpfchen auf mikrofluidischen Geräten gleichzeitig, in einer synchronisierten Weise handeln entwickelt. Der Schlüssel benutzte ein rotierendes Magnetfeld wie ein Uhrwerk.

Der Kern des neuen mikrofluidischen Chips, die etwa halb so groß wie eine Briefmarke ist, besteht aus kleinen, weichen, magnetische Eisen-Nickel-Legierung Bars in labyrinthartigen Muster angeordnet. Auf dieses Array von Bars ist eine Schicht aus Silikonöl eingeklemmt zwischen zwei Schichten aus Teflon. Bars, Öl und Teflon Schichten befinden sich wiederum zwischen zwei Glasplatten.

Die Forscher dann sorgfältig Wassertropfen in das Öl eingespritzt; Diese Tröpfchen wurden mit winzige magnetische Partikel nur Nanometer oder Milliardstel Meter, breite infundiert. Als nächstes stellte sich die Forscher auf ein rotierendes Magnetfeld.

Jedes Mal, wenn sagten das Magnetfeld umgekehrt, die Balken gespiegelt, zeichnen die magnetisierten Tröpfchen in bestimmte Richtungen, die Forscher. Jede Umdrehung des magnetischen Feldes war sehr viel wie ein Zyklus auf einer Uhr – zum Beispiel eine zweite Hand machen einen Kreis auf einem Zifferblatt. Das rotierende Magnetfeld dafür gesorgt, dass jeder Tropfen genau einen Schritt nach vorn bei jedem Zyklus bewegt sich in perfekter Synchronität hochgeschraubt.

Eine Kamera erfasst die Bewegungen und Interaktionen der Tropfen. Das Vorhandensein eines Tropfens in jedem gegebenen Raum stellt im Computerdaten, eine während der Abwesenheit eines Tropfens eine Null; Interaktionen zwischen den Tröpfchen analog zu Berechnungen sind, sagten die Forscher. Das Layout der Bars auf diesen neuen mikrofluidischen Chips entspricht das Layout der Schaltungen auf Mikrochips, Interaktionen zwischen die Tropfen zu kontrollieren.

Bisher sind die Tröpfchen in dieses Gerät weniger als 100 Mikrometer breit, die gleiche Größe wie die durchschnittliche Breite eines menschlichen Haares. Die Forscher stellten fest, schlagen ihre Modelle, die Geräte schließlich Kontrolle Tröpfchen nur 10 Mikrometer großen könnte. "So dass die Tröpfchen kleiner Chip mehr Operationen durchführen wird," sagte Prakash.

Die Forscher wollen nun ein Design-Tool für diese Tröpfchen-Schaltungen für der Öffentlichkeit zur Verfügung zu stellen, dass jeder machen kann.

"Wir sind sehr interessiert alle und jeden, der will spielen, um damit alle entwerfen neue Schaltungen basierend auf Bausteine, die wir in diesem Artikel beschreiben, oder [] neue Blöcke, entdecken," sagte Prakash in einer Erklärung.

Prakash und seine Kollegen Georgios Katsikis und James Cybulski, beide von der Stanford University, detailliert ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Nature Physics 8 Juni.

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