Projektbeschreibung
Bausteine der ionenbasierten Datenverarbeitung
Bislang wurden Ultrakondensatoren (auch als Superkondensatoren bezeichnet) für die sehr schnelle Speicherung hoher Energiemengen verwendet, beispielsweise beim regenerativen Bremsen. Das EU-finanzierte Projekt IONOLOGIC hingegen schlägt vor, sie als Bausteine für eine neue Art der Datenverarbeitung zu nutzen. So wie lebende Organismen Ionen und chemische Transmitter im Nervengewebe nutzen, können Ultrakondensatoren mit Hilfe von Ionen elektronische Schaltkreiselemente wie Dioden und Transistoren nachahmen. Dazu kommt die Elektroadsorption von Ionen in nanoporösen Kohlenstoffen und Membranen mit spezifischen Porengrößen und Oberflächenfunktionalitäten sowie selektiven Ionensaugmechanismen zum Einsatz, mit denen Logikgatter geschaffen werden können. Diese Gatter können dann im Nanodruckverfahren auf Chips angebracht werden und bilden die Grundlage für ionenbasierte Datenverarbeitungstechnologien, die ein Energiemanagement auf dem Chip ermöglichen könnten.
Ziel
Ultracapacitors (also referred to as Supercapacitors or ElectricUltracapacitors (also referred to as Supercapacitors or Electric Double Layer Capacitors, EDLCs) stand out as high power devices for ultrafast energy storage. A new paradigm is to use ion electroadsorption devices for logic information processing. In living organisms, ions and chemical transmitters are involved in signaling, managing logic operations and memory, evolutionary optimized in terms of energy-efficiency. My group recently reported the first switchable and directional ultracapacitor devices emulating discrete electronic circuit elements (diode, transistor) as basic building blocks for the realization of logic operations, an important step towards ultracapacitor-based ion information signaling and processing.
IONOLOGIC targets the conceptual design and realization of capacitive logic gates (AND, OR, NAND, etc.) based on ion electroadsorption in nanoporous carbons by integrating multiple switchable EDLC elements into monolithic microdevices. The deliberate deployment of nanoporous carbons and membranes with defined pore size and surface functionality, selective ion-sieving mechanisms, electrolyte depletion and charge transport in nanopores will lead to intrinsic IONOLOGIC gates. Nanoimprint lithography and piezo-printing of nanoporous carbon electrodes offers an emerging enabling technology for monolithic integration of complex electrode structures to finally interconnect multiple gates on a chip. A highly interlaced team architecture conceptualizes switchable ultracapacitors and ion-circuits, designs nanopore-electrolyte pairs, develops new precursor and processing concepts for on chip-deposition of nanoporous materials, and finally realizes prototypical monolithic logic gates.
IONOLOGIC constitutes the basis for novel ion-based computing technologies to reduce energy dissipation in computing architectures and enable on-chip power management in autonomous microelectronic devices in future.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
HORIZON-AG - HORIZON Action Grant Budget-BasedGastgebende Einrichtung
01069 Dresden
Deutschland