Computing med molekyler:Et stort skridt inden for molekylær spintronik

Spintronics eller spinelektronik i modsætning til konventionel elektronik bruger elektroners spin til at registrere, opbevaring af oplysninger, transportere, og behandling. Potentielle fordele er ikke -flygtighed, øget hastighed på databehandlingen, nedsat elforbrug, og højere integrationstætheder sammenlignet med konventionelle halvlederindretninger. Molekylær spintronik sigter mod det ultimative skridt i retning af miniaturisering af spintronik ved at stræbe efter aktivt at kontrollere spintilstandene for individuelle molekyler. Kemikere og fysikere ved Kiel University gik sammen med kolleger fra Frankrig og Schweiz om at designe, deponere og betjene enkeltmolekylære spinomskiftere på overflader. De nyudviklede molekyler har stabile spin -tilstande og mister ikke deres funktionalitet ved adsorption på overflader. De præsenterer deres resultater i det aktuelle nummer af Naturnanoteknologi .

Spintilstandene for de nye forbindelser er stabile i mindst flere dage. "Dette opnås ved et designtrick, der ligner de grundlæggende elektroniske kredsløb i computere, de såkaldte flip-flops. Bistabilitet eller skift mellem 0 og 1 realiseres ved at sløjfe udgangssignalet tilbage til indgangen, "siger eksperimentel fysiker Dr. Manuel Gruber fra Kiel University. De nye molekyler har tre egenskaber, der er forbundet med hinanden i en sådan feedback loop:deres form (plan eller flad), nærheden af ​​to underenheder, kaldet koordination (ja eller nej), og centrifugeringstilstanden (høj-spin eller lav-spin). Dermed, molekylerne er låst enten i den ene eller den anden tilstand. Ved sublimering og aflejring på en sølvoverflade, kontakterne samler sig selv til stærkt bestilte arrays. Hvert molekyle i et sådant array kan adresseres separat med et scanningstunnelmikroskop og skiftes mellem tilstande ved at anvende en positiv eller negativ spænding.

"Vores nye spin -switch indser i bare et molekyle, hvad der kræver flere komponenter som transistorer og modstande i konventionel elektronik. Det er et stort skridt i retning af yderligere miniaturisering, "Dr. Manuel Gruber og organisk kemiker Prof. Dr. Rainer Herges forklarer. Det næste trin vil være at øge kompleksiteten af ​​forbindelserne til at gennemføre mere sofistikerede operationer.

Molekyler er de mindste konstruktioner, der kan designes og bygges med atompræcision og forudsigelige egenskaber. Deres reaktion på elektriske eller optiske stimuli og deres specialdesignede kemiske og fysiske funktionalitet gør dem til unikke kandidater til at udvikle nye klasser af enheder, såsom kontrollerbare overfladekatalysatorer eller optiske enheder.