Grafen ve Optik Bilgisayarlarda Kullanımı

Günümüz bilgisayarlarında var olan teknoloji, 1960’lı yıllarda teknoloji dünyasında çığır açan transistörlerin yetenekleriyle sınırlı bir şekilde gelişmeye devam ediyor. Ancak son yıllarda işlemcilerin hız ve yeterliliğindeki artışın durma noktasına gelmesi mevcut mimari yerine farklı seçenekleri düşündürmeye zorluyor.

O dönemlerde süregelen ve doğruluğu bilinen mikroişlemci içindeki transistor sayısının yıllık iki katına çıkacağını öne süren Moore yasası artık işlemiyor. Bunun sebebi cihaz içi yer sıkıntısı ve maliyetten dolayı silisyum transistör sayısının artışının yapılamaması. Bu duruma çözüm olarak silisyum transistörler yerine indiyum, arsenik ve galyum içerek bileşiklerin kullanıldığı daha hızlı ve elektriksel olarak daha güçlü yeni nesil transistörler gösterilse de tam bir çözüm olarak gösterilemiyor. Çünkü günümüz teknolojisini yönlendiren mobil cihazlar, tabletler ve geliştiricilerin gözdesi Raspberry PI gibi ARM tabanlı cihazlar System on a Chip(SoC) adı verilen tüm bileşenlerin tek bir çip üzerinde olması, transistör sayısının artırımına engel oluyor. SoC mimarisine sahip cihazlar düşük güç ve maliyet, yüksek performanslarıyla dikkat çekerken küçük boyutlu olmaları sebebiyle araştırmacıları farklı mimarilere ve malzemelere yöneltiyor.
 

Bu probleme çözüm olarak sunulan çok sayıda yöntem bulunuyor. Bu yazıda mucize malzeme olarak tanımlanan grafen molekülünün optik bilgisayarlara geçiş konusundaki faydalarını bulacaksınız.

Optik bilgisayar nedir?

Yazının başında bahsettiğimiz gibi 1960’lı yıllarda devrim niteliğinde olan transistör teknolojisi gibi optik bilgisayar kavramı da günümüz için aynı anlamı taşıyor. Aslında uzun yıllardır araştırılan bir konu olmakla birlikte ilk olarak mevcut elektronik teknoloji ile hibrit yapıda elektro-optik ürünler üzerinde çalışılmıştır. Ancak ilerleyen yıllarda fiber optik kablolar, bilgilerin ışık cinsinden depolanması, Güneş ışınlarının farlı alanlarda kullanımı gibi konulardaki hızlı gelişim, optik bilgisayarların fikirden ürüne geçişini mümkün hale getirmiştir.

Optik bilgisayarlar, bilgiyi mevcut ikili 1/0 cinsinden silikon çipler içinde tutmak yerine ışık cinsinden fiber optik ve ince filmler üzerinde tutmayı hedefler. Böylece işlemcilerin hızı, doğrudan ışığın hızıyla ilgili olacak. Bu da elektronik devrelerin çalışma anında yaşadığı ısı problemlerini de ortadan kaldıracak.
         
 

 ►İlginizi Çekebilir: Grafenin Elektronikte Kullanılması

Bilgilerin ışık cinsinden tutulmasının avantajlarına geçmeden önce elektronların fiber optik kablolar içinde hızlı bir şekilde hareket etmesini sağlayan Grafen maddesine göz atalım. Araştırmacılar, elektronların grafen üzerinde hareket etmesini, silikon ile karşılaştırdıklarında bisiklet ile bir Formula-1 aracının arasında hız farkına benzetiyor. Grafeni bu kadar değerli yapan özelliği bulunduğu cihazın çalışma sıcaklığını önemli ölçüde azaltmasıdır.


İlk Grafen Bazlı Optik Disk

Swinburne Üniverstesi’nden Avustralyalı bilim adamları geçtiğimiz günlerde ilk optik diski üretmeyi başardıklarını açıkladılar. Grafen malzemesinin kullanıldığı ve optik olma özelliğini taşıyan ilk diskin Grafen Oksit (GO) içeren  polimerlerle yapıldığı belirtiliyor.