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Ultracapacitor Logic Gates

Descrizione del progetto

Realizzare gli elementi costitutivi del calcolo ionico

Gli ultracondensatori (noti anche come supercondensatori) vengono utilizzati tradizionalmente per l’accumulo ad alta energia estremamente veloce, come la frenata rigenerativa. Oggi il progetto IONOLOGIC, finanziato dall’UE, propone di impiegarli come elementi costitutivi di un nuovo tipo di elaborazione informatica. Proprio come gli organismi viventi usano gli ioni e i trasmettitori chimici nei nervi, gli ultracondensatori possono utilizzare gli ioni per emulare elementi dei circuiti elettronici, come i diodi e i transistor. Il progetto impiegherà l’elettroassorbimento di ioni in membrane e carboni nanoporosi caratterizzati da pori di dimensioni e funzionalità superficiali specifiche, oltre a meccanismi selettivi di setacciamento degli ioni che porteranno alla creazione di porte logiche. Queste potranno successivamente essere nano-impresse sui chip, come fondamenta per tecnologie di calcolo basate sugli ioni, che potrebbero consentire la gestione energetica su chip.

Obiettivo

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.

Istituzione ospitante

TECHNISCHE UNIVERSITAET DRESDEN
Contribution nette de l'UE
€ 2 351 250,00
Indirizzo
HELMHOLTZSTRASSE 10
01069 Dresden
Germania

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Regione
Sachsen Dresden Dresden, Kreisfreie Stadt
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 2 351 250,00

Beneficiari (1)