גישות חדשות מופיעות עקב צורכי המחשוב ההולכים וגדלים, המנצלות את חוקי עבור חדישים, המאפשרים את השימוש ב מהירים. במחשב קוונטי יש שטח זיכרון מסוג ביט-קוונטי המכונה , המשמש לצורך ביצוע חישובים רבים בו זמנית. במידה וניישם את התקן זיכרון זה במערכות קיימות ישנות הוא עשוי לשפר את ביצועיהם.
זיכרונות.
בעבר תכנון זיכרונות אלקטרוניים (או ) הסתמך במידה רבה על המבנה ותצורת הטרנזיסטורים לאחר יצורם והתקנתם. עם זאת, לפי מחקר באלקטרוניקה המתבסס על (Crossbar Switches), קיימת חלופה על ידי ניצול חיבורי צמתים ברי תכנון מחדש (המתבססים על עקרונות הרכבה עצמית ביולוגית ו) שקיימים בין מערכי החיווט האנכיים והאופקיים של התקני הזיכרון, על מנת ליצור זיכרונות בצפיפות גבוהה במיוחד.
שני המובילים בתחום זה הם חברת Nantero אשר פיתחו מבוסס ננושפופרות פחמן הנקרא בשם , וחברת שהציעה את השימוש בחומר בשם כתחליף עתידי לזיכרון ההבזק ().
התקנים חדישים אלו מבוססים על .
אפקט תלות התנגדותו של החומר עקב שלו, בתוך שדה מגנטי חיצוני נקראת .
אפקט זה יכול להיות מוגבר באופן משמעותי ולגרום ל באובייקטים שהם בעלי גדלים בקנה מידה ננומטרי, למשל כאשר שתי שכבות פרומגנטיות מופרדות על ידי שכבה לא מגנטית שהיא בעובי של כמה ננומטרים (לדוגמה שכבת קובלט-נחושת-קובלט Co-Cu-Co).
אפקט ה- הוביל לעלייה חזקה ביכולת הציפוף ולכן לעלייה חדה ביכולת אחסון הנתונים בדיסקים קשיחים (ובכך איפשר למעשה יכולת אחסון בכמויות של ג'יגה-בייטים לדבר אפשרי).
דומה מאוד ל- ומבוססת על המנהור תלוי-הספין של האלקטרונים העוברים דרך שכבות פרומגנטיות סמוכות. ניתן להשתמש בהשפעות ה- וה- ליצירת זיכרון בלתי נדיף ראשי למחשבים, כמו זיכרון הנקרא .
צגים.
ייצור צגים מבוססי ננואלקטרוניקה בעלי צריכת אנרגיה נמוכה במיוחד הוא בר ביצוע באמצעות . ננו-שפופרות פחמן הם מוליכים חשמליים טובים ובשל קוטרם הזעיר של כמה ננומטרים הם יכולים לשמש כ בעלי יעילות גבוהה מאוד עבור . עקרון הפעולה דומה לזה של אך אורך ההתקן קטן בהרבה.
ייצור אנרגיה.
קיים מחקר מתמשך על אופן השימוש ב וחומרים בעלי מבנה ננומטרי אחרים בתקווה ליצור זולים ויעילים יותר מהאפשרי כיום בתאים סולאריים פלנריים מבוססי סיליקון, לדוגמה שילוב של גרפן בתאים סולאריים. מובן מאליו כי להמצאת אנרגיה סולארית יעילה יותר תהיה השפעה גדולה מאוד על צורכי האנרגיה העולמיים.
ישנו גם מחקר להפקת אנרגיה על ידי התקנים שיפעלו בתוך ומתוך אורגניזם חי, הנקראים ננו-ביו-מחוללים. ננו-ביו-מחולל או ננו-ביו-גנרטור (המבוסס על ), הוא מכשיר אלקטרו-כימי בקנה מידה ננומטרי, בדומה לתא דלק או ל, אך כעת מדובר על התקן שמושך אנרגיה מתוך הגלוקוז שנמצא בדם הגוף החי בדומה מאוד לאופן שבו הגוף מייצר אנרגיה ממזון. כדי לאפשר את האפקט, משתמשים באנזים המסוגל "להפשיט" את הגלוקוז מהאלקטרונים שלו ובכך לשחרר אותם לצורכי שימוש של התקנים חשמליים.
גופו של האדם הממוצע יכול באופן תאורטי לייצר חשמל בסדרי גודל של כ-100 (לפי צריכת 2000 קלוריות מזון ליום) באמצעות ננו-ביו-גנרטור. עם זאת, הערכה זו נכונה רק במידה וכל האוכל הנצרך הוסב במלואו לחשמל, והרי גוף האדם צריך (ולכן מנצל) אנרגיה באופן קבוע, אזי האנרגיה האפשרית הנוצרת נמוכה בהרבה.
החשמל המופק על ידי התקן שכזה יכול לשמש מכשירים אלקטרוניים הצמודים באופן קבוע או זמני לגוף האורגניזם החי (כגון קוצבי לב), או בתור שתפקידם למתן סוכר לתוך מחזור דם הפציינט.
חיישנים.
ישנו אינטרס רב בפיתוח חיישנים ננואלקטרוניים שיוכלו לזהות ולגלות ריכוזים נמוכים במיוחד באופן ספציפי וסלקטיבי של לצורך אבחון מוקדם של מחלות. מאמץ נרחב נעשה בתחום זה לפיתוח ביוננוחיישנים אולטרה רגישים הבנויים ממבנים ננומטרים ופועלים על בסיס התמרת תגובות כימיות ואינטראקציות ביולוגיות לאותות חישה אלקטרוניים. כמו כן נעשה מאמץ בפיתוח של מכשירים ננואלקטרוניים שיוכלו לקיים אינטראקציה עם תאים בודדים לצורך שימוש במחקרים ביולוגיים בסיסיים.
מכשירים לריצוף DNA על בסיס אותות חישה חשמליים פיתוח אף מלאכותי המאפשר לחוש ברגישות גבוהה במיוחד מולקולות בודדות של חומרים נדיפים כמו חומרי נפץ או סמים.
התקנים אופטו-אלקטרוניים חדישים.
בטכנולוגיות תקשורת מודרניות, מכשירי חשמל אנלוגיים מסורתיים מוחלפים על ידי התקנים אופטיים או אופטו-אלקטרוניים בשל קיבולתם הגבוהה ורוחב הפס העצום שלהם. שתי דוגמאות טובות להתקנים אלו הן ו. הם חומרים בעלי וריאציה מחזורית של מקדם שבירתם עם קבוע סריג בעל ערך השווה למחצית אורך הגל המסוים של האור הנמצא תחת שימוש. הם מאפשרים סלקטיבי (ניתן לבחירה) להתפשטות האור בהתאם לאורך גל מסוים, ובכך הם דומים מאוד למוליכים למחצה, אך במקום היכולת לאפשר הולכה חלקית של אלקטרונים מדובר כעת על אפשור חלקי של מעבר אור או פוטונים.
הם אובייקטים בקנה מידה ננומטרי, אשר ניתן להשתמש בהם בין היתר לבנייה של לייזרים. היתרון של על פני מבוסס מוליך למחצה מסורתי הוא שאורך גל הלייזר הנפלט תלוי בקוטר הנקודה הקוונטית. הם זולים יותר ומציעים קרן לייזר באיכות גבוהה יותר מאשר אלו של קונבנציונליות.
ננורדיו.
בהתבסס על הננואלקטרוניקה, פותח התקן תקשורת רדיו הנקרא , אשר ייצורו מבוסס .
ננואנטנה.
הנקראת גם בשם Nantenna היא סוג של מרחבית (מוכרת גם כ-Rectenna), אך בגודל ננומטרי. מדובר על טכנולוגיה ניסיונית וחדשנית שפותחה על מנת להמיר את קרינת האור ל. הרעיון מתבסס על - מכשיר הממיר את אנרגיית קרינת ה לזרם חשמלי ישר, המשמשת לשידור והעברת הספק באופן אלחוטי. אנטנה זו היא מיוחדת אשר ממירה לחשמל ב. האור מורכב מ שחלקם בעלי אורך גל הקטן בהרבה משל . היא מעין קטנה מאוד בעלת גודל הקרוב לזה של אורך גל האור ומתפקדת כמעין "אנטנה" עבור האור - היא ממירה את האור לחשמל, ובנייתה מיושמת על ידי אמצעים . מערכי יכולים להיות אמצעי יעיל להמרת אור השמש לאנרגיה חשמלית ואף לאפשר הפקת אנרגיה סולארית ביעילות רבה יותר מאשר זו המופקת מ קונבנציונליים.
הערות שוליים.
1. "MEMS Overview". Retrieved 2009-06-06.
2. Melosh, N.; Boukai, Abram; Diana, Frederic; Gerardot, Brian; Badolato, Antonio; Petroff, Pierre &amp; Heath, James R. (2003). "Ultrahigh density nanowire lattices and circuits". Science 300 (5616): 112–5. Bibcode:2003Sci...300..112M.doi:10.1126/science.1081940. .
3. Das, S.; Gates, A.J.; Abdu, H.A.; Rose, G.S.; Picconatto, C.A. &amp; Ellenbogen, J.C. (2007). "Designs for Ultra-Tiny, Special-Purpose Nanoelectronic Circuits". IEEE Trans. on Circuits and Systems I 54 (11): 11. doi:10.1109/TCSI.2007.907864.
4. Goicoechea, J.; Zamarreñoa, C.R.; Matiasa, I.R. &amp; Arregui, F.J. (2007). "Minimizing the photobleaching of self-assembled multilayers for sensor applications". Sensors and Actuators B: Chemical 126 (1): 41–47.doi:10.1016/j.snb.2006.10.037.
5. Petty, M.C.; Bryce, M.R. &amp; Bloor, D. (1995). An Introduction to Molecular Electronics. London: Edward Arnold. .
6. Aviram, A. (1988). "Molecules for memory, logic, and amplification". Journal of the American Chemical Society 110 (17): 5687–5692. doi:10.1021/ja00225a017.
7. Postma, Henk W. Ch.; Teepen, Tijs; Yao, Zhen; Grifoni, Milena &amp; Dekker, Cees (2001). "Carbon nanotube single-electron transistors at room temperature".Science 293 (5527): 76–79. Bibcode:2001Sci...293...76P.doi:10.1126/science.1061797. .
8. Xiang, Jie; Lu, Wei; Hu, Yongjie; Wu, Yue; Yan; Hao &amp; Lieber, Charles M. (2006). "Ge/Si nanowire heterostructures as highperformance field-effect transistors". Nature441 (7092): 489–493. Bibcode:2006Natur.441..489X. doi:10.1038/nature04796..
9. Waldner, Jean-Baptiste (2007). Nanocomputers and Swarm Intelligence. London:ISTE. p. 26. .
10. Jensen, K.; Jensen, K.; Weldon, J.; Garcia, H. &amp; Zettl A. (2007). "Nanotube Radio". Nano Lett. 7 (11): 3508–3511. Bibcode:2007NanoL...7.3508J.doi:10.1021/nl0721113. .
11. Tian, Bozhi; Zheng, Xiaolin; Kempa, Thomas J.; Fang, Ying;Yu, Nanfang; Yu, Guihua; Huang, Jinlin &amp; Lieber, Charles M. (2007). "Coaxial silicon nanowires as solar cells and nanoelectronic power sources". Nature 449 (7164): 885–889.Bibcode:2007Natur.449..885T. doi:10.1038/nature06181. .
12. "Power from blood could lead to 'human batteries'". Sydney Morning Herald. August 4, 2003. Retrieved 2008-10-08.
13. Saito, S. (1997). "Carbon Nanotubes for Next-Generation Electronics Devices".Science 278 (5335): 77–78. doi:10.1126/science.278.5335.77.
14. Cavalcanti, A.; Shirinzadeh, B.; Freitas Jr, Robert A. &amp; Hogg, Tad (2008)."Nanorobot architecture for medical target identification". Nanotechnology 19 (1): 015103(15pp). Bibcode:2008Nanot..19a5103C. doi:10.1088/0957-4484/19/01/015103.