Впервые учёным удалось с помощью электрических полей и ультрафиолетового излучения заставить химическое устройство выполнять логические операции – основу компьютерных вычислений. Само устройство и использованные в эксперименте инновационные методики открывают многообещающие перспективы исследований, в том числе в области экономичных и быстродействующих компьютерных чипов.

Разработанное сотрудниками факультета химии и биотехнологии Токийского университета устройство состоит из дисковидных и продолговатых молекул, самостоятельно образующих структуры, похожие на винтовую лестницу – так называемые колончатые жидкие кристаллы (CLC).

В базовом состоянии CLC ориентированы хаотически, что позволяет свету проходить сквозь них и достигать детектора. Но если включить и через секунду выключить одновременно электрическое поле и УФ, то жидкие кристаллы выстраиваются, закрывая свету доступ к сенсору. По отдельности, свет и электричество такого эффекта не оказывают.

Если присвоить двоичные значения состояниям УФ-света и электрического поля, а также светлому и тёмному состояниям CLC, то получим логическое умножение или двоичную конъюнкцию (AND): все «единицы» на входе дают «единицу» на выходе.

«Функция AND это одна из нескольких фундаментальных логических функций, но наиболее важной для вычислений является функция NOT-AND или NAND. Это одна из областей для дальнейших исследований, – пояснил Кейичи Яно (Keiichi Yano), один из участников работы и соавтор статьи, вышедшей в журнале Science. – Мы также хотим увеличить быстродействие и плотность CLC, сделав их более практичными для использования».