Forskere udfordrer grænserne for molekylær hukommelse og åbner døren til udviklingen af ​​molekylære chips

Nogle molekyler reagerer på eksterne lysimpulser ved at ændre deres struktur og holde visse tilstande, der kan skiftes fra den ene til den anden. Disse omtales almindeligvis som fotoswitches og har normalt to mulige tilstande. For nylig har forskere fra Institut for Organisk Kemi og Biokemi ved Det Tjekkiske Videnskabsakademi (IOCB Prag) imidlertid udviklet et molekyle, der tager fotoswitches muligheder et skridt videre.

Det nye molekyle kan skiftes ikke mellem to, men mellem tre forskellige tilstande. Dette giver den mulighed for at holde meget mere kompleks information i sin molekylære struktur, end det hidtil har været muligt. Et papir om emnet, medforfattet af ph.d. studerende Jakub Copko og Dr. Tomáš Slanina, er nu blevet offentliggjort i Chemical Communications .

Selvom videnskabsmænd havde vidst, at lignende molekyler kunne komme ind i en tredje tilstand, valgte de ikke at studere det. Begrundelsen var, at de ikke kunne bevare kontrol over overgangene mellem de enkelte molekylære former, og at tilstedeværelsen af ​​en tredje form kun komplicerede molekylernes adfærd. Nu har forskere fra gruppen ledet af Dr. Slanina overvundet denne forhindring.

"Vi er i stand til præcist og selektivt at skifte molekyler mellem tre tilstande, som vi vil," siger en af ​​forfatterne til papiret, Jakub Copko.

Strukturelle ændringer i fotoswitches manifesteres normalt som ændringer af deres makroskopiske egenskaber. Når det udsættes for lys af bestemte parametre, kan et molekyle for eksempel ændre sin farve, hvilket endda kan være synligt med det blotte øje. For eksempel kan blå blive til gul og omvendt, og de to farver kan behandles som henholdsvis nuller og enere. Individuelle molekyler fungerer således på samme måde som memory bits og er også nemme at læse.

"Der er dog én forskel, nemlig at de takket være deres lille størrelse kan lagre en størrelsesorden mere information end siliciumbaserede chips," siger Dr. Slanina. "Det hele fungerer kun med fotoswitches, der er stabile nok til ikke at skifte mellem individuelle tilstande spontant i fravær af lys."

"Det var netop dette krav, som hidtil har været så svært at opfylde, så eksperter havde aldrig selv forsøgt at opnå en overgang til en tredje tilstand inden for et molekyle. Dette er kun muligt takket være vores nuværende opdagelse."