Hoe nanotechnologie de informatie- en communicatietechnologie radicaal verandert

Vind je dit verhaal leuk?

Informatie- en communicatietechnologie is een belangrijke en snelgroeiende industriële sector met een hoog innovatiepercentage. Er is enorme vooruitgang geboekt door de overstap te maken van traditionele naar nanotechnologie-elektronica. Nanotechnologie heeft voor een enorme verandering in de informatie- en communicatietechnologie gezorgd.

Doorbraakgebieden

Doorbraak in de informatie- en communicatietechnologie dankzij nanotechnologie kan in twee stappen plaatsvinden. De eerste stap is een top-down miniaturisatiebenadering die conventionele microstructuren over de grens van nanotechnologie zal brengen. Ten tweede zullen op de langere termijn bottom-up nano-elektronica en nanosysteemtechniek ontstaan, waarbij gebruik wordt gemaakt van technologieën zoals zelforganisatieprocessen om circuits en systemen samen te stellen.

Ontwikkelingen

Er vinden ontwikkelingen plaats op het gebied van ultra-geïntegreerde (opto)elektronica gecombineerd met krachtige draadloze technologie als goedkope massaproducten, ultraminiaturisatie, het ontwerp van innovatieve sensoren, productie van goedkope en krachtige polytronische circuits, nieuwe systeemarchitecturen die nanotechnologie gebruiken voor toekomstige DNA-computers die als interface dienen voor biochemische processen en kwantumcomputers die problemen kunnen oplossen waarvoor geen efficiënte klassieke algoritmen bestaan. Door de ontwikkeling van nano-elektronische componenten komt kwantumcryptografie voor militaire en inlichtingentoepassingen in opkomst.

Geheugenopslag

Geheugenopslag vóór de komst van nanotechnologie was afhankelijk van transistors, maar nu worden herconfigureerbare arrays gevormd voor het opslaan van grote hoeveelheden gegevens in een kleine ruimte. We kunnen bijvoorbeeld in de nabije toekomst de introductie verwachten van magnetische RAM's en resonante tunnelelementen in logische circuits. Elke nanobit van een geheugenopslagapparaat wordt gebruikt voor het opslaan van informatie. Er zal gebruik worden gemaakt van moleculaire elektronica op basis van koolstofnanobuisjes of organische macromoleculen.

Halfgeleiders

Nanoversterking en chip-inbedding worden gebruikt voor het bouwen van halfgeleiderapparaten die zelfs de elektrische stroom kunnen behouden en neutraliseren. In de siliciumchips worden geïntegreerde nanocircuits gebruikt om de processorgrootte te verkleinen. Benaderingen die succes op de middellange termijn beloven, zijn onder meer b.v. snelle single-flux quantum (RSFQ) logica of enkele elektronentransistors.

Beeld- en audioapparaten

De beeldkwaliteit en resolutie van weergaveapparaten zijn verbeterd met behulp van nanotechnologie. Dankzij de nanopixels van deze apparaten voelt het beeld echt aan. Op dezelfde manier is de frequentiemodulatie in audioapparaten gedigitaliseerd tot een miljardste bit aan signalen.

Gegevensverwerking en -overdracht

Op het gebied van gegevensverwerking en -transmissie wordt verwacht dat de ontwikkeling van elektronische, optische en opto-elektronische componenten zal leiden tot lagere kosten of nauwkeurigere processen op het gebied van productietechnologie. Voor de momenteel dominante CMOS-technologie worden logische en opslagcomponenten op nanoschaal ontwikkeld met behulp van kwantumstippen en koolstofnanobuisjes. Fotonische kristallen hebben potentieel voor gebruik in puur optische circuits als basis voor toekomstige informatieverwerking uitsluitend op basis van licht (fotonica). In de moleculaire elektronica kan nanotechnologie worden gebruikt om elektronische componenten met nieuwe kenmerken op atomair niveau te assembleren, met als voordelen onder meer een potentieel hoge pakkingsdichtheid. Kleinere, snellere en betere componenten gebaseerd op kwantummechanische effecten, nieuwe architecturen en een nieuw biochemisch computerconcept genaamd DNA-computing zijn mogelijk met nanotechnologie. Het nieuwe fenomeen, het 'quantum mirage'-effect genoemd, kan gegevensoverdracht mogelijk maken binnen toekomstige elektronische circuits op nanoschaal die te klein zijn om draden te gebruiken.

Toekomstige nanotechnologiegebieden

Nanotechnologie is de volgende industriële revolutie en de telecommunicatie-industrie zal er in de toekomst radicaal door worden getransformeerd. Nanotechnologie heeft een revolutie teweeggebracht in de telecommunicatie-, computer- en netwerkindustrieën. De opkomende innovatietechnologieën zijn:

*Nanomaterialen met nieuwe optische, elektrische en magnetische eigenschappen

*Snellere en kleinere niet-siliciumgebaseerde chipsets, geheugen en processors

*Nieuwwetenschappelijke computers gebaseerd op Quantum Computing

*Geavanceerde microscopie- en productiesystemen

*Snellere en kleinere telecomswitches, inclusief optische switches

*Transmissiefenomenen met hogere snelheid gebaseerd op plasmonica en andere fenomenen op kwantumniveau

* MEMS op nanoschaal:micro-elektromechanische systemen