Üç güncel araştırma, yarı iletken kavramını geleneksel yapıların ötesine taşımak için birbirinden uzak yollar sunuyor: mantıksal işlemler gerçekleştirebilen bakteri kolonilerinden oluşan devreler, güncel girdileri koruyup daha eski girdileri unutan antiferromanyetik malzemelere dayalı bir cihaz ve yarı iletken özelliklerle son derece düşük termal iletkenliği bir araya getiren yüksek entropili bir oksit malzeme. Bu sonuçlar ayrı araştırmalarda yayımlandı ve Semiconductor Engineering sitesi tarafından 25 Ağustos 2026'da ele alındı.
Mantıksal işlemler gerçekleştiren bakteriler
Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden (MIT) araştırmacılar, Pantoea agglomerans bakterisini çevresel izleme amaçlı özel devrelerde transistörler gibi çalışacak şekilde mühendislikten geçirdi. Ekip iki tür transistör tasarladı: Biri OC-6 molekülü tarafından çalıştırılırken diğeri aynı molekülün varlığında kapanıyor. Her iki durumda da transistör, hedef molekül olan OC-12'yi algılıyor ve OHC-14 adlı bir çıkış molekülü üretiyor.
Araştırmacılar, OHC-14 sinyalini başka bir transistöre aktarılabilecek bir çıkışa dönüştürmek için üç bakteri suşu kullandı. Bakteri kolonileri, agar içeren kaplara ekildi; sinyallerin önce en yakın, ardından tek yönde sonraki koloniye aktarılması için koloniler arasında yaklaşık 5 milimetrelik mesafe bırakıldı.
Deneyler, çok girişli mantık kapılarının yanı sıra “veya” ve “gerektirme” kapılarının çalıştırılabildiğini gösterdi. Ayrıca transistörler iki sinyali toplamak, birden fazla sinyali işlemek ve çoğullama çözücü oluşturmak üzere bir araya getirildi. En büyük devre 24 bakteri kolonisi içeriyordu. Ancak her hesaplama yaklaşık sekiz saat sürüyor; araştırmacılar bu süreyi geleneksel bilgisayarların yerini almak için değil, biyolojik uygulamalar için uygun kabul ediyor. Ekip, bu devreleri çevresel stresleri izlemek ve bunlara tepki vermek üzere bitkilerin yapraklarında veya köklerinde kullanmayı umuyor.
Hesaplama işlevi olarak unutma
Güney Kore'de Seoul National University ve Sungkyunkwan University'den araştırmacılar, güncel girdileri koruyup daha eski bilgileri otomatik olarak unutabilen, antiferromanyetik bir malzemeye dayalı yarı iletken bir cihaz geliştirdi. İki terminalli cihaz, zirkonyum dioksit ile amorf indiyum galyum çinko oksidi (a-IGZO) bir araya getiriyor.
A-IGZO bileşiminin iyileştirilmesi, cihazın durumundaki sınırlı değişimlerde bile akımda belirgin farklılıklar sağladı ve yaklaşık 890'lık bir açma-kapama oranına ulaştı. Cihaz ayrıca 4 bitlik girdilerin 16 farklı kombinasyonunu ayırt etti ve giriş verilerini %75 azaltarak el yazısıyla yazılmış rakamları tanımada %90,4 doğruluk elde etti.
Pratikte ne değişiyor? Malzemenin gerilim kaldırıldıktan sonra başlangıç durumuna dönmesi bir kusur olarak görülmek yerine, araştırmacılar bunu zaman serisi verilerinin işlenmesine hizmet eden bir “unutma” mekanizması olarak kullandı. Ekip, cihazın doğrusal olmayan dönüşümü, kısa süreli belleği ve doğal başlangıçlandırmayı tek bir bileşende birleştirdiğini belirtiyor. Ancak cihazın kapladığı alanı küçültmeyi ve ses, biyolojik ve çevresel sinyaller için uç yapay zekâ sistemine genişletmeden önce devreleri dizi düzeyinde doğrulamayı planlıyor.
Yeni bir malzeme üretmek için birden fazla elementi karıştırmak
Carnegie Mellon University ve Pennsylvania State University araştırmacıları ise yüksek entropili karıştırma kullanarak yalıtkan bir metal oksidi yarı iletkene dönüştürdü. A6WO4 malzemesi, mangan, demir, kobalt, nikel, bakır ve çinkonun tek bir kristal yapıda, volframit olarak bilinen bir yapıda tungsten oksit çerçevesine dahil edilmesine dayanıyor.
Araştırmacılara göre malzeme, oksitlerde genellikle bir araya getirilmesi zor olan yarı iletken taşınım ile son derece düşük termal iletkenliği birleştiriyor. Sonucun önemi, kimyasal düzensizliğin rastgele değil, elektronik ve termal özellikleri birlikte ayarlamak için bir araç olarak kullanılmış olmasında yatıyor. Ekip, bunun atık ısıyı elektriğe dönüştüren termoelektrik cihaz malzemeleri için yeni bir alan açabileceğini düşünüyor; ancak bu kullanım, ek geliştirme gerektiren araştırma potansiyeli kapsamında kalıyor.