นาโนเทคโนโลยียุคอนาคต

คอมพิวเตอร์นาโน

          คอมพิวเตอร์นาโนเป็นคอมพิวเตอร์ที่ใช้เทคโนโลยีระดับนาโนในการผลิต  ซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์ที่มีแนวโน้มที่จะทวีความสำคัญและได้รับการกล่าวถึงมากขึ้นเรื่อยๆ  เพราะว่าจากการพัฒนาและความก้าวหน้าทางด้านนาโนอิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถจะผลิต  และสร้างชิ้นส่วนสำหรับประกอบเครื่องคอมพิวเตอร์ให้มีขนาดเล็กลงได้อีกมาก (จนถึงระดับนาโนเมตรเลยทีเดียว)  และสามารถนำมาประกอบกันและผลิตเป็นคอมพิวเตอร์นาโนได้ ซึ่งในอนาคตอาจจะทำให้เราได้มีโอกาสใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดเล็กลง มีน้ำหนักเบา พกพาได้สะดวก และมีสมรรถนะในการใช้งานที่สูงขึ้นอย่างมากอีกด้วย  ที่สำคัญสามารถที่จะนำมาใช้งานเฉพาะทาง  และประยุกต์ใช้สำหรับงานทั่วไปได้อย่างหลากหลายมากขึ้น

ตัวอย่างแนวคิดเกี่ยวกับการสร้างเกทพื้นฐานเชิงตรรกะ (logic gate) ที่ประกอบไปด้วยอะตอมเพียงไม่กี่อะตอมภายในระบบของคอมพิวเตอร์นาโน

เมื่อพิจารณาสถานการณ์ในปัจจุบันของเทคโนโลยีทางด้านคอมพิวเตอร์แล้ว สามารถจะคาดการแนวโน้มของการพัฒนารูปแบบคอมพิวเตอร์นาโนที่จะเกิดขึ้นในอนาคตได้  โดยแบ่งออกเป็น 4 ประเภทตามลักษณะการใช้งานดังต่อไปนี้

เป็นคอมพิวเตอร์นาโนที่มีกรรมวิธีในการสร้างคล้ายกับคอมพิวเตอร์ที่มีอยู่ในปัจจุบันนี้ ซึ่งทำงานได้โดยอาศัยการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจำนวนมากผ่านวงจรอิเล็กทรอนิกส์ แต่สำหรับคอมพิวเตอร์นาโนอิเล็กทรอนิกส์จะแตกต่างกับคอมพิวเตอร์โดยปกติ ตรงที่จะใช้การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวหรือจำนวนน้อย ๆ (ด้วยสถานะทางควอนตัม) ไหลผ่านวงจรอิเล็กทรอนิกส์ระดับนาโน  เพื่อให้คอมพิวเตอร์นาโนอิเล็กทรอนิกส์สามารถทำงานได้ 

              ตัวอย่างของคอมพิวเตอร์นาโนอิเล็กทรอนิกส์ที่อาจจะเกิดขึ้น

          เป็นคอมพิวเตอร์นาโนที่ทำงานโดยอาศัยปฏิกิริยาทางเคมีของการสร้าง หรือการสลายพันธะทางเคมีหรือชีวเคมีเป็นตัวดำเนินการในการจัดเก็บข้อมูลและส่งผ่านข้อมูล  และคอมพิวเตอร์นาโนนี้สามารถดำเนินการเชิงตรรกะได้  จากการปรับเปลี่ยนการจัดเรียงตัวของโครงสร้างโมเลกุลและโครงสร้างทางเคมีของสารต่างๆ หรือจากการวัดอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีระหว่างสารต่างๆ ที่ทำปฏิกิริยาต่อกัน ตัวอย่างของคอมพิวเตอร์นาโนที่อาศัยโครงสร้างของชีวโมเลกุล/โครงสร้างโมเลกุลทางเคมีที่อาจจะเกิดขึ้นนี้ ได้แก่ คอมพิวเตอร์ดีเอ็นเอ (DNA computer) ที่อาจจะใช้โปรตีนเป็นเสมือนฮาร์ดแวร์ และใช้ลำดับเบสของสายดีเอ็นเอเป็นเสมือนซอฟแวร์  เป็นต้น

ตัวอย่างคอมพิวเตอร์นาโนดีเอ็นเอที่อาจจะนำมาใช้งานทางด้านชีวเคมีหรือเคมีในอนาคต

เป็นคอมพิวเตอร์นาโนที่ทำงานเชิงตรรกะ ได้โดยอาศัยการทำงานร่วมกันของเครื่องกลขนาดเล็กระดับโมเลกุล ที่ทำหน้าที่ประสานร่วมกันระหว่างเฟือง เพลา เกียร์ ลูกปืนลดแรงเสียดทาน และอุปกรณ์เชิงกลต่างๆ ที่มีขนาดระดับนาโนเมตรทั้งสิ้น ซึ่งโดยส่วนมากจะใช้ท่อนาโนคาร์บอนเป็นโครงสร้างหลักในการผลิตอุปกรณ์เชิงกลเหล่านี้ (เพราะในปัจจุบันมีการนำท่อนาโนคาร์บอนมาใช้ในงานเชิงกลแล้วอย่างหลากหลาย)  แต่อย่างไรก็ตามสำหรับคอมพิวเตอร์นาโนเชิงกลนี้ ยังเป็นเรื่องที่จะต้องใช้การศึกษาและพัฒนาอีกเป็นอย่างมากกว่าจะสามารถผลิตขึ้นมาและนำมาใช้งานได้จริง (ก็คือกว่าจะสามารถสร้างหรือผลิตอุปกรณ์เชิงกลต่างๆ ที่มีขนาดระดับนาโนเมตรได้จริงนั่นเอง)

ตัวอย่างการออกแบบลูกปืนลดแรงเสียดทานระดับนาโนที่จะนำมาใช้งานในการสร้างเป็นคอมพิวเตอร์นาโนเชิงกล

          เป็นคอมพิวเตอร์นาโนที่สามารถประมวลผลหรือทำงานเชิงตรรกะได้ โดยอาศัยสถานะทางควอนตัมของอะตอมของอนุภาคภายในอะตอม (subatom) โดยมีหน่วยพื้นฐานในการส่งผ่านข้อมูลที่เล็กที่สุดที่เรียกว่าคิวบิต (qubit) ซึ่งถูกควบคุมด้วยคุณสมบัติเชิงแม่เหล็กของอะตอมแต่ละอะตอมในแต่ละช่วงเวลา โดยในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์สามารถสังเคราะห์โมเลกุลของสารอินทรีย์บางชนิด ให้เป็นตัวกำหนดคิวบิตของคอมพิวเตอร์นาโนเชิงควอนตัมอย่างง่ายได้แล้ว ทำให้ความหวังในการพัฒนาคอมพิวเตอร์นาโนเชิงควอนตัมนี้  ไม่ไกลจากความเป็นจริงในการที่จะสามารถสร้างและนำมาใช้งานได้มากนัก

โครงร่างพิมพ์เขียวของคอมพิวเตอร์ควอนตัมซิลิกอน (siligon quantum computer )  ที่ถูกออกแบบและกำลังจะพัฒนานำไปใช้ในการสร้างคอมพิวเตอร์นาโนระดับควอนตัม

ที่มา:http://www.atom.rmutphysics.com/charud/scibook/nanotech/Page/Unit6-1.html