科学者たちは、ミクロンサイズのシリコン粒子を囲い込み、新しいハードウェアの構築と再構成を可能にする方法を実証した。これはチップ設計に革命を起こす可能性がある。
この研究は、アクティブマターと呼ばれる物質の一種を使って自己組織化および自己再構成するシステムがもたらす漠然とした恐ろしい未来を示唆している。
デューク大学とノースカロライナ州立大学のチームは、エネルギーを引き出し、制御可能な方法で自らを推進できる能動半導体およびダイオード粒子の一種を開発した。
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ネイチャー・コミュニケーションズ誌に掲載された研究によると、粒子は必要に応じて組み立てたり分解したりできることが示されており、研究チームはこれが自己修復ネットワーク、人工筋肉、よりスマートなシリコンにつながることを期待している。
「最終的には、組み立て、分解し、そして異なる形式で再組み立てできるシリコン計算システムを作ることができるようになるというのが私たちの考えです」とデューク大学の電気・コンピュータ工学科の JA ジョーンズ教授、ナン・ジョーカースト氏は語った。
標準的な製造プロセスを使用して、6 種類の薄膜半導体シリコン微粒子がシリコンオンインシュレーター (SOI) ウェハー上に製造されました。つまり、一度に何百万個ものものを製造できる可能性があるということです。
粒子の大きさは3.5 x 10 x 20ミクロン（1ミリメートルの1000分の1）で、必要に応じて拡大縮小できます。粒子には正極（p）領域と負極（n）領域があり、一部の粒子は両方を組み込んでpn接合を形成し、電気を一方向にのみ流します。
研究チームは、粒子を流体中に浮遊させ、さまざまな大きさと周波数の交流磁場を適用することで、粒子を動かし、要求に応じて動きを同期させることができた。
その後、研究チームは粒子の表面に金属を追加して、接点を持つpnダイオードを作成しました。
金属接点のない正負の領域を含むPN-0粒子と、正または負の側に金属接点があり、異なる磁場周波数を持つPN-I粒子。（写真：デューク大学、Ugonna Ohiri、C. Wyatt Shields IV、Koohee Han、Talmage Tyler、Orlin D. Velev、Nan Jokerst）
粒子が流体中を自走する仕組みは間違いなく素晴らしいが、科学者たちはこれは基礎研究に過ぎず、異なる形状、場の効果（電気だけでなく光学的および磁気的）、絶縁特性などについてさらに研究する必要があると考えている。
研究チームは、将来的には高度にプログラム可能なアクティブマターの作製が可能になると考えています。これまで、科学者たちは粒子を構造化されたネットワークに組み立てることはできましたが、それらの粒子を制御的に再構成することができないという限界がありました。
「この研究は、世の中に存在する可能性を示すものであり、初めての実証である」とジョーカースト氏は語った。
このような再構成可能な技術は、プロセッサアーキテクチャに埋め込まれたバグを修正する方法を模索するチップベンダーにとって、間違いなく大きな関心を集めるでしょう。しかし、この技術が研究室のベンチから姿を消すまでには、まだ何年もかかるようです。®
