Nanocircuitry
ন্যানো সার্কিট হল বৈদ্যুতিক সার্কিট যা ন্যানোমিটার স্কেলে কাজ করে। এটি কোয়ান্টাম ক্ষেত্রের মধ্যে রয়েছে, যেখানে কোয়ান্টাম যান্ত্রিক প্রভাবগুলি খুব গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে। একটি ন্যানোমিটার 10−9 মিটার বা 10টি হাইড্রোজেন পরমাণুর সারির সমান। এই ধরনের ক্রমবর্ধমান ছোট সার্কিটগুলির সাথে, একটি কম্পিউটার চিপে আরও বেশি লাগানো যেতে পারে। এটি কম শক্তি ব্যবহার করে দ্রুত এবং আরও জটিল ফাংশনগুলিকে অনুমতি দেয়। ন্যানো সার্কিট তিনটি ভিন্ন মৌলিক উপাদান নিয়ে গঠিত। এগুলি হল ট্রানজিস্টর, আন্তঃসংযোগ এবং স্থাপত্য, সবগুলিই ন্যানোমিটার স্কেলে নির্মিত। ন্যানো সার্কিট্রির বিভিন্ন পদ্ধতি ন্যানো সার্কিট্রির বিভিন্ন রূপ বাস্তবায়নের জন্য বিভিন্ন প্রস্তাব দেওয়া হয়েছে। এর মধ্যে রয়েছে ন্যানোওয়্যার, সিঙ্গল-ইলেকট্রন ট্রানজিস্টর, কোয়ান্টাম ডট সেলুলার অটোমাটা এবং ন্যানোস্কেল ক্রসবার ল্যাচ। যাইহোক, সম্ভবত নিকট-মেয়াদী পদ্ধতির মধ্যে এম. ও. এস. এফ. ই. টি (মেটাল-অক্সাইড-সেমিকন্ডাক্টর ফিল্ড-এফেক্ট ট্রানজিস্টর) উন্নত করতে ন্যানোমেটারিয়ালগুলির অন্তর্ভুক্তি জড়িত থাকবে। এগুলি বর্তমানে বেশিরভাগ এনালগ এবং ডিজিটাল সার্কিট ডিজাইনের ভিত্তি গঠন করে, যার স্কেলিং মুরের আইনকে চালিত করে। এম. ও. এস. এফ. ই. টি নকশা এবং এর ভবিষ্যত নিয়ে একটি পর্যালোচনা নিবন্ধ 2004 সালে স্কেল হ্রাসের অধীনে এম. ও. এস. এফ. ই. টি-র বিভিন্ন জ্যামিতির তুলনা করে প্রকাশিত হয়েছিল এবং উল্লেখ করা হয়েছিল যে বৃত্তাকার ক্রস-সেকশন উল্লম্ব চ্যানেল এফ. ই. টি স্কেল হ্রাসের জন্য সর্বোত্তম। এই কনফিগারেশনটি ন্যানোস্কেল ব্যাস সহ উল্লম্ব অর্ধপরিবাহী নলাকার চ্যানেল ব্যবহার করে উচ্চ ঘনত্বের সাথে বাস্তবায়িত হতে সক্ষম এবং ইনফিনিয়ন টেকনোলজিস এবং স্যামসাং এই দিকে গবেষণা ও উন্নয়ন শুরু করেছে যার ফলে এম. ও. এস. এফ. ই. টি নকশায় ন্যানোওয়্যার এবং কার্বন ন্যানোটিউব ব্যবহার করে কিছু মৌলিক পেটেন্ট করা হয়েছে। একটি বিকল্প পদ্ধতিতে, ন্যানোসিস একটি এফ. ই. টি-র পার্শ্বীয় চ্যানেল হিসাবে কাজ করার জন্য একটি স্তরের উপর ন্যানোওয়ারের প্রাক-মনগড়া অ্যারেগুলি প্যাটার্ন করতে সমাধান ভিত্তিক জমা এবং সারিবদ্ধকরণ প্রক্রিয়া ব্যবহার করে। একক ন্যানোওয়্যার এফ. ই. টি-র মতো একই মাপকাঠিতে সক্ষম না হলেও, চ্যানেলের জন্য প্রাক-নির্মিত একাধিক ন্যানোওয়্যারের ব্যবহার নির্ভরযোগ্যতা বাড়ায় এবং উৎপাদন খরচ হ্রাস করে কারণ প্রচলিত বানোয়াট পদ্ধতির তুলনায় কম তাপমাত্রায় ন্যানোওয়্যার জমা করার জন্য বড় পরিমাণে মুদ্রণ প্রক্রিয়া ব্যবহার করা যেতে পারে। উপরন্তু, কম তাপমাত্রা জমা হওয়ার কারণে পলিমারের মতো বিস্তৃত বৈচিত্র্যময় উপকরণগুলি বৈদ্যুতিন কাগজ, নমনীয় ফ্ল্যাট প্যানেল প্রদর্শন এবং প্রশস্ত এলাকা সৌর কোষের মতো নমনীয় বৈদ্যুতিন প্রয়োগের জন্য ট্রানজিস্টরগুলির জন্য বাহক স্তর হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। উৎপাদন পদ্ধতি ন্যানো সার্কিট বোঝার জন্য সবচেয়ে মৌলিক ধারণাগুলির মধ্যে একটি হল মুরের সূত্র গঠন। এই ধারণার উদ্ভব হয় যখন ইন্টেলের সহ-প্রতিষ্ঠাতা গর্ডন মুর ট্রানজিস্টরের দামের প্রতি আগ্রহী হয়ে ওঠেন এবং একটি চিপে আরও বেশি ফিট করার চেষ্টা করেন। এটি সম্পর্কিত যে ট্রানজিস্টরের সংখ্যা যা একটি সিলিকন ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটে তৈরি করা যেতে পারে-এবং তাই এই ধরনের সার্কিটের কম্পিউটিং ক্ষমতা-প্রতি 18 থেকে 24 মাসে দ্বিগুণ হচ্ছে। একটি বর্তনীতে যত বেশি ট্রানজিস্টর লাগানো যাবে, কম্পিউটারের তত বেশি গণনামূলক ক্ষমতা থাকবে। এই কারণেই বিজ্ঞানী এবং প্রকৌশলীরা এই ন্যানো সার্কিটগুলি তৈরি করার জন্য একসাথে কাজ করছেন যাতে ক্রমবর্ধমানভাবে আরও বেশি সংখ্যক ট্রানজিস্টর একটি চিপে ফিট করতে সক্ষম হবে। এটি যতটা ভাল শোনাচ্ছে তা সত্ত্বেও, অনেকগুলি ট্রানজিস্টর একসাথে প্যাক করা হলে অনেক সমস্যা দেখা দেয়। সার্কিটগুলি এত ছোট হওয়ার কারণে, তাদের বৃহত্তর সার্কিটগুলির তুলনায় বেশি সমস্যা হয়, বিশেষত তাপ-একটি ছোট পৃষ্ঠ অঞ্চলে প্রয়োগ করা শক্তির পরিমাণ তাপ অপচয়কে কঠিন করে তোলে, এই অতিরিক্ত তাপ ত্রুটি সৃষ্টি করবে এবং চিপটিকে ধ্বংস করতে পারে। ন্যানোস্কেল সার্কিটগুলি আজকের সার্কিটগুলির তুলনায় তাপমাত্রা পরিবর্তন, মহাজাগতিক রশ্মি এবং বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় হস্তক্ষেপের প্রতি বেশি সংবেদনশীল। যেহেতু আরও বেশি ট্রানজিস্টর একটি চিপে প্যাক করা হয়, চিপের বিপথগামী সংকেতের মতো ঘটনা, এতগুলি ঘনিষ্ঠভাবে প্যাক করা ডিভাইস থেকে তাপ অপসারণের প্রয়োজনীয়তা, ছোট স্কেলের কারণে নিরোধক বাধা জুড়ে টানেলিং এবং ফ্যাব্রিকেশন অসুবিধাগুলি থেমে যাবে বা অগ্রগতি মারাত্মকভাবে ধীর করে দেবে। এমন একটা সময় আসবে যখন সার্কিট তৈরির খরচ আরও কম হবে এবং কম্পিউটারের গতি সর্বোচ্চ হবে। এই কারণে, অনেক বিজ্ঞানী বিশ্বাস করেন যে মুরের সূত্র চিরকাল ধরে থাকবে না এবং শীঘ্রই শীর্ষে পৌঁছাবে, কারণ মুরের সূত্রটি মূলত মাইক্রো-লিথোগ্রাফিক খোদাই প্রযুক্তির উন্নতির কারণে গণনামূলক লাভের উপর ভিত্তি করে তৈরি। এই ন্যানো সার্কিটগুলি উৎপাদনের সঙ্গে অনেক দিক জড়িত। তাদের সংগঠনের প্রথম অংশটি ট্রানজিস্টর দিয়ে শুরু হয়। এই মুহূর্তে, বেশিরভাগ ইলেকট্রনিক্স সিলিকন-ভিত্তিক ট্রানজিস্টর ব্যবহার করছে। ট্রানজিস্টরগুলি বর্তনীর একটি অবিচ্ছেদ্য অংশ কারণ তারা বিদ্যুতের প্রবাহ নিয়ন্ত্রণ করে এবং দুর্বল বৈদ্যুতিক সংকেতগুলিকে শক্তিশালী সংকেতগুলিতে রূপান্তরিত করে। তারা বৈদ্যুতিক প্রবাহকেও নিয়ন্ত্রণ করে কারণ তারা এটিকে চালু করতে পারে, বা এমনকি সংকেতগুলিকে প্রসারিত করতে পারে। সার্কিটগুলি এখন ট্রানজিস্টর হিসাবে সিলিকন ব্যবহার করে কারণ এটি সহজেই পরিবাহী এবং অ-পরিবাহী অবস্থার মধ্যে পরিবর্তিত হতে পারে। তবে, ন্যানো ইলেকট্রনিক্সে, ট্রানজিস্টরগুলি জৈব অণু বা ন্যানোস্কেল অজৈব কাঠামো হতে পারে। ট্রানজিস্টরের অংশ সেমিকন্ডাক্টরগুলিও ন্যানো অবস্থায় জৈব অণু দিয়ে তৈরি করা হচ্ছে। ন্যানো সার্কিট সংগঠনের দ্বিতীয় দিকটি হল আন্তঃসংযোগ। এর মধ্যে যুক্তিসঙ্গত এবং গাণিতিক ক্রিয়াকলাপ এবং ট্রানজিস্টরগুলিকে একসাথে সংযুক্ত করার তারগুলি জড়িত যা এটি সম্ভব করে তোলে। ন্যানোসার্কিটে ট্রানজিস্টরগুলিকে একত্রে যুক্ত করতে ন্যানোটিউব এবং এক ন্যানোমিটারের মতো সংকীর্ণ অন্যান্য তার ব্যবহার করা হয়। কয়েক বছর ধরে কার্বন ন্যানোটিউব থেকে ন্যানোওয়্যার তৈরি করা হয়েছে। কয়েক বছর আগে পর্যন্ত, ট্রানজিস্টর এবং ন্যানোওয়্যারকে একত্রিত করে সার্কিট তৈরি করা হত। যাইহোক, বিজ্ঞানীরা ট্রানজিস্টর সহ একটি ন্যানোওয়্যার তৈরি করতে সক্ষম হয়েছেন। 2004 সালে, হার্ভার্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের ন্যানোটেকের অগ্রদূত চার্লস লাইবার এবং তাঁর দল একটি ন্যানোওয়্যার তৈরি করেছেন-কাগজের একটি শীটের চেয়ে 10,000 গুণ পাতলা-যার মধ্যে ট্রানজিস্টরের একটি স্ট্রিং রয়েছে। মূলত, ট্রানজিস্টর এবং ন্যানোওয়্যার ইতিমধ্যে প্রাক-তারযুক্ত যাতে ন্যানোওয়্যারের সাথে ট্রানজিস্টরগুলিকে সংযুক্ত করার চেষ্টা করার কঠিন কাজটি দূর করা যায়। ন্যানো সার্কিট সংগঠনের শেষ অংশটি হল স্থাপত্য। ট্রানজিস্টরগুলি আন্তঃসংযুক্ত হওয়ার সামগ্রিক উপায় হিসাবে এটি ব্যাখ্যা করা হয়েছে, যাতে সার্কিটটি একটি কম্পিউটার বা অন্যান্য সিস্টেমে প্লাগ ইন করতে পারে এবং নিম্ন-স্তরের বিবরণ থেকে স্বাধীনভাবে কাজ করতে পারে। ন্যানো সার্কিটগুলি এত ছোট হওয়ায় এগুলি ত্রুটি এবং ত্রুটির জন্য নির্ধারিত। বিজ্ঞানীরা এটি কাটিয়ে ওঠার একটি উপায় বের করেছেন। তাদের স্থাপত্যটি এমন সার্কিটগুলিকে একত্রিত করে যার অপ্রয়োজনীয় লজিক গেট এবং আন্তঃসংযোগ রয়েছে এবং একটি চিপে বিভিন্ন স্তরে কাঠামো পুনর্গঠন করার ক্ষমতা রয়েছে। অপ্রয়োজনীয়তা সার্কিটকে সমস্যাগুলি সনাক্ত করতে এবং নিজেকে পুনরায় কনফিগার করতে দেয় যাতে সার্কিট আরও সমস্যা এড়াতে পারে। এটি লজিক গেটের মধ্যে ত্রুটির জন্যও অনুমতি দেয় এবং এখনও এটি ভুল ফলাফল না দিয়ে সঠিকভাবে কাজ করে। পরীক্ষামূলক সাফল্য এবং সম্ভাব্য প্রয়োগ 1987 সালে, বিজন দাভারির নেতৃত্বে একটি আইবিএম গবেষণা দল টাংস্টেন-গেট প্রযুক্তি ব্যবহার করে 10 এনএম গেট অক্সাইড পুরুত্ব সহ একটি ধাতব-অক্সাইড-অর্ধপরিবাহী ক্ষেত্র-প্রভাব ট্রানজিস্টর (এমওএসএফইটি) প্রদর্শন করে। মাল্টি-গেট এম. ও. এস. এফ. ই. টি 20 এন. এম গেট দৈর্ঘ্যের নিচে স্কেলিং সক্ষম করে, যা ফিন. এফ. ই. টি (ফিন ফিল্ড-এফেক্ট ট্রানজিস্টর) দিয়ে শুরু হয়, একটি ত্রিমাত্রিক, নন-প্ল্যানার, ডাবল-গেট এম. ও. এস. এফ. ই. টি। 1989 সালে হিটাচি সেন্ট্রাল রিসার্চ ল্যাবরেটরিতে ডিঘ হিসামোটোর গবেষণা থেকে ফিনফেটের উৎপত্তি হয়। ইউসি বার্কলেতে, টি. এস. এম. সি-র চেনমিং হু এবং সু-জে কিং লিউ, জেফ্রি বোকর, হিদেকি টেকুচি, কে আসানো, জ্যাকব কেডজিয়ার্স্ক, জুয়েজু হুয়াং, লেল্যান্ড চ্যাং, নিক লিন্ডার্ট, শিবলি আহমেদ এবং সাইরাস ট্যাবেরিসহ অন্যান্য আন্তর্জাতিক গবেষকদের সঙ্গে হিসামোটো সমন্বিত একটি দল ফিনফেট যন্ত্র তৈরি করেছিল। দলটি 1998 সালে 17এনএম প্রক্রিয়া এবং তারপর 2001 সালে 15এনএম প্রক্রিয়া পর্যন্ত ফিনফেট যন্ত্র তৈরি করে। 2002 সালে, ইউ, চ্যাং, আহমেদ, হু, লিউ, বোকোর এবং ট্যাবেরির সমন্বয়ে একটি দল একটি 10এনএম ফিনফেট যন্ত্র তৈরি করে। 2005 সালে, ইউসি সান দিয়েগোতে ভারতীয় পদার্থবিজ্ঞানী প্রভাকর বন্দারু এবং আপ্পারাও এম রাও সম্পূর্ণরূপে কার্বন ন্যানোটিউব থেকে তৈরি বিশ্বের সবচেয়ে ছোট ট্রানজিস্টর তৈরি করেছিলেন। এটি ন্যানো সার্কিটের জন্য ব্যবহার করার উদ্দেশ্যে করা হয়েছিল। ন্যানোটিউবগুলি কার্বন পরমাণু দিয়ে মোড়ানো এবং মানুষের চুলের চেয়ে এক হাজার গুণ বেশি পাতলা। 2006 সালে কোরিয়া অ্যাডভান্সড ইনস্টিটিউট অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি (কে. এ. আই. এস. টি) এবং ন্যাশনাল ন্যানো ফ্যাব সেন্টারের কোরিয়ান গবেষকদের একটি দল গেট-অল-অ্যারাউন্ড (জি. এ. এ) ফিনফেট প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে বিশ্বের সবচেয়ে ছোট ন্যানো ইলেকট্রনিক যন্ত্র 3 এন. এম. এম. এস. এফ. ই. টি তৈরি করে। সাধারণত, সার্কিটগুলি সিলিকন-ভিত্তিক ট্রানজিস্টর ব্যবহার করে, তবে কার্বন ন্যানোটিউবগুলি সেগুলিকে প্রতিস্থাপনের উদ্দেশ্যে তৈরি করা হয়। ট্রানজিস্টরের দুটি ভিন্ন শাখা রয়েছে যা একটি বিন্দুতে মিলিত হয়, তাই এটি একটি Y আকৃতি দেয়। বিদ্যুৎ উভয় শাখা জুড়ে প্রবাহিত হতে পারে এবং একটি তৃতীয় শাখা দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয় যা ভোল্টেজ চালু বা বন্ধ করে দেয়। এই নতুন অগ্রগতি এখন ন্যানো সার্কিটগুলিকে সম্পূর্ণরূপে তাদের নাম ধরে রাখার অনুমতি দিতে পারে কারণ এগুলি সম্পূর্ণরূপে ন্যানোটিউব থেকে তৈরি করা যেতে পারে। এই আবিষ্কারের আগে, লজিক সার্কিটগুলি ন্যানোটিউব ব্যবহার করত, তবে বৈদ্যুতিক প্রবাহের প্রবাহ নিয়ন্ত্রণ করতে সক্ষম হওয়ার জন্য ধাতব গেটের প্রয়োজন ছিল। যুক্তিসঙ্গতভাবে ন্যানো সার্কিটের সবচেয়ে বড় সম্ভাব্য প্রয়োগ কম্পিউটার এবং ইলেকট্রনিক্স নিয়ে কাজ করে। বিজ্ঞানী এবং প্রকৌশলীরা সবসময় কম্পিউটারকে দ্রুততর করার চেষ্টা করছেন। কেউ কেউ মনে করেন, নিকট ভবিষ্যতে আমরা ন্যানো-কোর সহ মাইক্রো-এবং ন্যানো-সিলিকন-এর সংকর দেখতে পাব-সম্ভবত একটি উচ্চ-ঘনত্বের কম্পিউটার মেমরি যা তার বিষয়বস্তু চিরকাল ধরে রাখে। প্রচলিত সার্কিট ডিজাইনের বিপরীতে, যা নীলনকশা থেকে ফটোগ্রাফিক প্যাটার্ন থেকে চিপ পর্যন্ত অগ্রসর হয়, ন্যানো সার্কিট ডিজাইন সম্ভবত চিপ দিয়ে শুরু হবে-প্রায় 1024 টি উপাদান এবং তারের একটি এলোমেলো ঝাঁকুনি, যার সবগুলিই এমনকি কাজ করবে না-এবং ধীরে ধীরে এটিকে একটি দরকারী যন্ত্রে পরিণত করবে। প্রথাগত টপ-ডাউন পদ্ধতি গ্রহণ করার পরিবর্তে, এই ন্যানো সার্কিটগুলির নিখুঁত আকারের কারণে সম্ভবত শীঘ্রই বটম-আপ পদ্ধতি গ্রহণ করতে হবে। সার্কিটের সবকিছু সম্ভবত কাজ করবে না কারণ ন্যানো স্তরে, ন্যানো সার্কিটগুলি তাদের কম্প্যাক্টনেসের কারণে আরও ত্রুটিযুক্ত এবং ত্রুটিযুক্ত হবে। বিজ্ঞানী এবং প্রকৌশলীরা ট্রানজিস্টর, লজিক গেট এবং ডায়োডের মতো ন্যানো সার্কিটের সমস্ত প্রয়োজনীয় উপাদান তৈরি করেছেন। এগুলি সবই জৈব অণু, কার্বন ন্যানোটিউব এবং ন্যানোওয়্যার অর্ধপরিবাহী থেকে তৈরি করা হয়েছে। একমাত্র যে কাজটি বাকি আছে তা হল এই ধরনের একটি ছোট যন্ত্রের সাথে আসা ত্রুটিগুলি দূর করার একটি উপায় খুঁজে বের করা এবং ন্যানো সার্কিটগুলি সমস্ত ইলেকট্রনিক্সের একটি উপায় হয়ে উঠবে। যাইহোক, শেষ পর্যন্ত একটি সীমা থাকবে যে ছোট ন্যানো সার্কিটগুলি কীভাবে হতে পারে এবং কম্পিউটার ও ইলেকট্রনিক্স তাদের ভারসাম্য গতিতে পৌঁছাবে। আরও দেখুন মুরের আইন ন্যানোটেকনোলজির ইতিহাস ন্যানোটেকনোলজির প্রয়োগের তালিকা ন্যানোটেকনোলজির প্রভাব