Pioneering world changing progress

From nanotechnology to 5 nm chip

1981

Scanning tunneling microscope revolutionized the ability to manipulate solid surfaces the size of atom



คำว่า Nano (นาโน) มาจากคำในภาษากรีกว่า "คนแคระ" ฉะนั้นนาโนเทคโนโลยีจึงสามารถจำกัดความได้ว่าเป็นการพัฒนาด้านการวิจัยและเทคโนโลยีในระดับอะตอมหรือโมเลกุล นักวิจัยด้านนาโนเทคโนโลยีพยายามทำความเข้าใจและควบคุมวัตถุที่เล็กที่สุดบางอย่างที่มนุษย์รู้จักในแง่ของความยาว หนึ่งนาโนเมตรเทียบเท่าอะตอมทองสี่อะตอม ประมาณหนึ่งในล้านของมิลลิเมตร หรือเพื่อเปรียบเทียบให้เห็นภาพชัดขึ้น เส้นผ่านศูนย์กลางของอะตอมเปรียบเทียบกับเส้นผ่านศูนย์กลางของส้มเป็นโดยใช้ส้มเปรียบเทียบกับโลก

IBM Research ได้เปิดประตูสู่โลกของวิทยาศาสตร์นาโนในปี 1981 เมื่อ Gerd Binnig และ Heinrich Rohrer ได้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ scanning tunneling microscope ซึ่งปฏิวัติความสามารถในการควบคุมพื้นผิวของแข็งที่ระดับขนาดอะตอม [อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับ scanning tunneling microscope] และตั้งแต่นั้นมาไอบีเอ็มได้บรรลุความก้าวหน้าเป็นอย่างมากในสาขานี้

อย่างไรก็ตามประโยชน์ของนาโนเทคโนโลยีขยายขอบเขตไปนอกเหนือจากด้านอิเล็กทรอนิกส์ ระบบ Nanoscale ได้ถูกทดสอบแล้วโดยบริษัทต่างๆ เพื่อพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์ การทำน้ำให้บริสุทธิ์และกระบวนการแยกเกลือออกจากน้ำในตลาดเกิดใหม่ และทำให้มีเครื่องมือการวินิจฉัยด้านการดูแลสุขภาพที่แม่นยำและรวดเร็วมากขึ้น—เช่น IBM DNA Transistor ซึ่งนำเสนอวิธีการที่มีค่าใช้จ่ายต่ำ ไฮเทค ที่มีศักยภาพสำหรับการอ่านลำดับข้อมูลพันธุกรรมของมนุษย์

การพัฒนาในปัจจุบันในการใช้วิทยาศาสตร์นาโนกับยา คือการพัฒนาอาวุธที่มีศักยภาพในการต่อสู้กับ Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) รูปแบบที่ติดต่อได้ง่ายของการติดเชื้อ Staph ซึ่งเป็นสาเหตุการเสียชีวิตของผู้ป่วยที่พักในโรงพยาบาลหลายหมื่นคนในสหรัฐอเมริกาทุกปี เมื่อแบคทีเรีย Staph พัฒนาการต้านทานกับยาปฏิชีวนะ มันเป็นเรื่องที่เป็นอันตรายต่อชีวิต นักวิจัยของ IBM ได้ค้นพบวิธีการที่ก้าวหน้าอย่างมากที่มีศักยภาพในการรักษา ซึ่งโครงสร้างนาโนสามารถตรวจจับและทำลายแบคทีเรียที่ต้านทานยาปฏิชีวนะโดยไม่มีผลกระทบต่อเซลล์ที่ดี นักวิทยาศาตร์ใช้หลักการจากการผลิตเซมิคอนดักเตอร์และพบว่าโพลิเมอร์บางตัวสามารถค้นหาแบคทีเรียและเจาะผนังและเยื่อหุ้มเซลล์แบคทีเรีย เมื่อเยื่อหุ้มเซลล์ถูกทำลาย เซลล์จะไม่สามารถกลายพันธุ์เป็นแบคทีเรียที่ต้านทานยาปฏิชีวนะได้ โครงสร้างนาโน เมื่อเสร็จสิ้นการต่อสู้กับแบคทีเรียจะย่อยสลายทางชีวภาพในร่างการและถูกกำจัดออกไป แม้จะยังคงอยู่ในระหว่างการทดลอง การใช้นาโนเทคโนโลยีวิธีนี้อาจเป็นความก้าวหน้าที่มีศักยภาพในการรักษาโรคนี้

Nano comes from the Greek word for “dwarf” and broadly speaking, the field of nanotechnology can be defined as research and technology developments at the atomic or molecular level. Researchers in nanotechnology seek to understand and control some of the smallest objects known to humankind.

In terms of length, one nanometer is the equivalent of about four gold atoms or one millionth of a millimeter. Or to use an analogy, the diameter of an atom compares to the diameter of an orange as the orange compares to the Earth.

IBM Research opened the door to the world of nanoscience in 1981 when Gerd Binnig and Heinrich Rohrer invented the scanning tunneling microscope, revolutionizing our ability to manipulate solid surfaces the size of atoms. [Read more about Scanning Tunneling Microscope]. And since that time, IBM has achieved breakthrough upon breakthrough in the field.

The benefits of nanotechnology, however, extend beyond electronics. Nanoscale systems are already being tested by different companies to improve solar energy, water purification and desalination in the emerging markets, and to enable faster and more accurate healthcare diagnostic tools—such as the IBM ® DNA Transistor [read more]—which offers a potential high-tech, low-cost method for reading the human genome sequence.

The recent development in applying nanoscience to medicine is the development of a potential weapon against Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), an easily contracted form of Staph infection, which causes tens of thousands of hospital-stay deaths in the United States every year. When the Staph bacteria develops resistance to antibiotics, it can be deadly. IBM researchers have discovered a potential breakthrough method of treatment in which nanostructures are able to detect and destroy the antibiotic-resistant bacteria while leaving the healthy cells intact. Scientists used principles from semiconductor manufacturing and found that certain polymers can locate bacteria and break through the bacterial cell wall and membrane. When the membrane is destroyed, the cells are unable to mutate into antibiotic-resistant bacteria. The nanostructures, when finished fighting the bacteria, biodegrade in the body and are eliminated. While still experimental, using nanotechnology in this way could be a potential breakthrough in how to treat this disease.



2017

IBM unveiled world's first 5nm chip



สิ่งที่คุณเห็นข้างต้นเป็นภาพของ ทรานซิสเตอร์ 5 นาโนเมตร ในช่วงแรกของอุตสาหกรรม IBM Research Alliance พัฒนาทรานซิสเตอร์นาโนชีทซึ่งจะทำให้สามารถใช้งานชิพขนาด 5 นาโนเมตร ทำไมถึงมีขนาดใหญ่เช่นนั้น จริงๆ แล้ว ด้วยความสำเร็จที่ระดับสวิตช์ 3 หมื่นล้านสวิตช์บนชิปขนาดเล็บนิ้วมือ ทำให้สามารถส่งมอบการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญสำหรับชิปขนาด 10 นาโนเมตรใหม่ล่าสุดในปัจจุบัน ทั้งนี้ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเทคโนโลยีในปัจจุบัน แต่ยังเป็นเชื้อเพลิงสำหรับความต้องการใช้งานในอนาคตของเทคโนโลยี AI, VR, ควอนตัมและอุปกรณ์เคลื่อนที่ รวมทั้งสามารถสร้างสิ่งต่างๆ เช่นแบตเตอรี่สำหรับสมาร์ทโฟนที่ใช้งานได้นานขึ้น 2-3 เท่าระหว่างการชาร์จ ดังนั้นความสามารถนี้ยังอาจเป็นเครื่องมือช่วยชีวิตได้เช่นกัน  

What you see above is a 5 nanometer transistor. In an industry-first, the IBM Research Alliance developed nanosheet transistors that will enable a 5 nm chip. What’s so big about that? Well, by achieving a scale of 30 billion switches on a fingernail sized chip, it can deliver significant enhancements over today’s state-of-the-art 10 nm chips. This not only improves the performance of current technologies but also provides the fuel for the future demands of AI, VR, quantum and mobile technologies to run on. Plus, it could also make things like smartphone batteries last 2-3x longer between charges, so it may also be a real lifesaver too. 



ในปี พ.ศ.2560 IBM Research ได้ประกาศความก้าวหน้าทางด้านนาโนเทคโนโลยีที่สามารถแยกอนุภาคขนาดเล็กได้ถึง 20 นาโนเมตร (nm) ออกจากอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่าได้ เพื่อให้คุณทราบว่ามีขนาดเล็กแค่ไหน เส้นผมจะมีความกว้างกว่าประมาณ 5,000 เท่า อุปกรณ์ซึ่งทำจากแท่งซิลิคอนที่มีช่องว่างระหว่างแท่งในขนาดนาโน สามารถช่วยให้แพทย์ตรวจหาสิ่งต่างๆ เช่นมะเร็งที่ซ่อนใน Exosome ก่อนที่จะปรากฏอาการให้เห็น นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าในวันหนึ่งอุปกรณ์ห้องทดลองบนชิปอาจทำให้การตรวจคัดกรองโรคในบ้านสามารถทำได้ง่ายเหมือนกับการกรองกาแฟ 

อ่านเพิ่มเติมที่ https://www.ibm.com/press/us/en/pressrelease/52338.wss

In 2017, IBM Research announced advancements in nanotechnology that can separate particles as small as 20 nanometers (nm) from even smaller ones. To give you an idea of how small this is, a strand of hair is about 5,000x wider. The device, which is made up of silicon pillars with nano-sized gaps between them, could potentially allow physicians to detect things like cancer lurking in exosomes, before any symptoms appear. Scientists predict that one day lab-on-a-chip devices may make in-home screening for disease as easy as filtering coffee.

Learn more at https://www.ibm.com/press/us/en/pressrelease/52338.wss

Contact us

Contact us