Datalagring ved hjælp af individuelle molekyler

Forskere fra universitetet i Basel har rapporteret en ny metode, der gør det muligt at kontrollere den fysiske tilstand af få atomer eller molekyler i et netværk. Det er baseret på den spontane selvorganisering af molekyler i omfattende netværk med porer omkring en nanometer i størrelse. I journalen Lille , fysikerne rapporterede om deres undersøgelser, som kunne have særlig betydning for udviklingen af ​​nye lagerenheder.

Jorden rundt, forskere forsøger at krympe datalagringsenheder for at opnå en så stor lagerkapacitet på et så lille rum som muligt. I næsten alle former for medier, faseovergang bruges til opbevaring. Til oprettelse af CD, for eksempel, der bruges en meget tynd metalplade i plasten, der smelter inden for mikrosekunder og derefter størkner igen. At muliggøre dette på atomer eller molekyler er genstand for et forskningsprojekt ledet af forskere ved universitetet i Basel.

Ændring af fasen for individuelle atomer til datalagring

I princippet, en faseændring på niveauet for individuelle atomer eller molekyler kan bruges til at lagre data; denne slags lagerenheder findes allerede inden for forskning. Imidlertid, de er meget arbejdskrævende og dyre at fremstille. Gruppen ledet af professor Thomas Jung ved universitetet i Basel arbejder på at producere sådanne små lagerenheder bestående af kun få atomer ved hjælp af selvorganiseringsprocessen, derved forenkler produktionsprocessen enormt.

Til denne ende, gruppen producerede først et organometallisk netværk, der ligner en sigte med præcist definerede huller. Når de rigtige forbindelser og betingelser er valgt, molekylerne indretter sig selvstændigt i en regulær supramolekylær struktur.

Xenonatomer:undertiden faste, nogle gange flydende

Fysikeren Aisha Ahsan, hovedforfatter til den aktuelle undersøgelse, har nu tilføjet individuelle Xenon -gasatomer til hullerne, som kun er lidt mere end et nanometer i størrelse. Ved at bruge temperaturændringer og lokalt påførte elektriske impulser, det lykkedes hende målrettet at skifte Xenon -atomernes fysiske tilstand mellem fast og flydende. Hun var i stand til at forårsage denne faseændring i alle huller på samme tid ved temperatur. Temperaturerne for faseovergangen afhænger af stabiliteten af ​​Xenon -klyngerne, som varierer baseret på antallet af Xenon -atomer. Med mikroskopsensoren har hun også fremkaldt faseændringen lokalt, for en individuel Xenon, der indeholder pore.

Da disse forsøg skal udføres ved ekstremt lave temperaturer på få Kelvin (under -260 ° C), Xenon -atomer selv kan ikke bruges til at oprette nye datalagringsenheder. Forsøgene har bevist, imidlertid, at supramolekylære netværk i princippet er egnede til produktion af små strukturer, hvor faseændringer kan induceres med kun få atomer eller molekyler.

"Vi vil nu teste større molekyler såvel som kortkædede alkoholer. Disse ændrer tilstand ved højere temperaturer, hvilket betyder, at det kan være muligt at gøre brug af dem, "sagde professor Thomas Jung, der havde tilsyn med arbejdet.

Grafisk animation af en potentiel datalagringsenhed på atomskalaen:et datalagringselement - bestående af kun seks Xenon -atomer - flydende ved hjælp af en spændingspuls.