Компьютерные жесткие диски будущего могут состоять из умных молекул. Исследователи открыли молекулярный переключатель, который может действовать как транзистор и обладает потенциалом для хранения двоичной информации, например единиц и нулей, используемых в классических вычислениях. Об этом сообщает Angewandte Chemie International Edition.
Размер молекулы составляет около пяти квадратных нанометров. Это означает, что более один миллиард молекул будет толщиной с человеческий волос. Международная группа ученых, стоящих за этим прорывом, считает, что молекулы, подобные тем, которые они обнаружили, могут обеспечивать плотность информации около 250 терабит на квадратный дюйм, что примерно в 100 раз превышает плотность хранения современных жестких дисков.
Хотя исследователи не ожидают, что обнаруженные ими конкретные молекулы будут использоваться в реальных жестких дисках, исследование является важным доказательством концепции, которая приближает нас к дивному новому миру настоящей молекулярной электроники.
В ходе исследования молекулы органической соли можно переключать с помощью небольшого электрического входа, чтобы они выглядели либо яркими, либо темными, предоставляя двоичную информацию. Важно отметить, что эта информация может быть записана, прочитана и удалена при комнатной температуре и при нормальном давлении воздуха. Это важные характеристики для практического применения молекул в вычислительных устройствах хранения. Большинство предыдущих исследований в области молекулярной электроники для аналогичных применений проводились в вакууме и при очень низких температурах.
«Существует целый список свойств, которыми должна обладать молекула, чтобы быть полезной в качестве молекулярной памяти. Помимо переключения в в обоих направлениях в условиях окружающей среды она должна быть устойчивой в течение долгого времени в светлом и темном состоянии, а также самопроизвольно формировать высокоупорядоченные слои толщиной всего одну молекулу в процессе, называемом самосборкой. Мы впервые объединили все эти функции в одной молекуле».
Стейн Мертенс, старший преподаватель по электрохимическим поверхностным наукам в Университете Ланкастера
В лабораторных экспериментах исследовательская группа использовала небольшие электрические импульсы в сканирующем туннельном микроскопе, чтобы переключать отдельные молекулы от ярких к темным. Они также могли читать и стирать информацию одним нажатием кнопки.
Во время переключения электрический импульс изменяет способ, которым катион и анион в органической соли соединены вместе, и это приводит к тому, что молекула кажется светлой или темной. Помимо самого переключения, также важно самопроизвольное упорядочение молекул: благодаря самосборке они попадают в высокоупорядоченную структуру двумерного кристалла без необходимости в дорогих производственных инструментах.
Читать еще:
Ученая создала пятое состояние материи — конденсат Бозе-Эйнштейна, сидя в своей гостиной.