Molekylær kredsløb:Teamet bryder en-diode-en modstandselektronik

Et internationalt team med tilknytning til UCF har slået en udfordring op, der kan indvarsle en ny æra med computere med ultrahøj densitet.

I årevis har ingeniører og forskere rundt om i verden forsøgt at lave mindre og hurtigere elektronik. Men den kraft, der er nødvendig til nutidens design, har en tendens til at overophedes og stege kredsløbene. Kredsløb er generelt bygget ved at forbinde en diodekontakt i serie med et hukommelseselement, kaldes en diode-en modstand. Men denne tilgang kræver store spændingsfald på tværs af enheden, hvilket oversætter til høj effekt, og hæmmer krympende kredsløb ud over et bestemt punkt, da to separate kredsløbselementer er påkrævet. Mange teams arbejder på at kombinere dioden og modstanden til en enkelt enhed.

Disse en-til-en molekylære switches er gode muligheder, men også de har været begrænset til kun at udføre en funktion, og selv da, de var ofte behæftet med problemer, herunder ustabile afvigelser i elektrisk spænding og begrænsede levetider.

Det internationale hold, ledet af Christian Nijhuis fra National University of Singapore og med medforfattere Damien Thompson ved University of Limerick og Enrique del Barco University of Central Florida, lavede gennembruddet detaljeret 1. juni i den peer-reviewed journal Naturmaterialer .

Teamet skabte en ny type molekylær switch, der fungerer som både en diode og et hukommelseselement. Enheden er 2 nanometer tyk, længden af ​​et enkelt molekyle (10, 000 gange mindre end hårets bredde), og kræver kun en lav drevspænding på mindre end 1 Volt.

"Fællesskabet går hurtigt fremad med at identificere nye elektroniske apparatapplikationer i molekylær skala, "siger Del Barco, en professor, der har specialiseret sig i kvantefysik. "Dette arbejde kan hjælpe med at fremskynde udviklingen af ​​nye teknologier, der involverer kunstige synapser og neurale netværk."

Nijhuis, som har specialiseret sig i kemi, ledet holdet. Damien Thompson fra University of Limerick leverede beregningsteori -ekspertise og del Barco og hans team af studerende og laboratorieforskere leverede den teoretiske analyse.

Hvordan det virker

Den molekylære switch fungerer i en totrinsmekanisme, hvor den injicerede ladning stabiliseres ved migration af ladede ioner mellem molekylerne og enhedens overflade. Det er muliggjort ved at binde molekylerne i par. Ved hjælp af en kombination af elektriske målinger og atomskala målinger styret af kvantemekanik, holdet fandt et søde sted mellem stabilitet og switch -evne, der gav dual diode+hukommelsesresistiv RAM -hukommelse i mikroskopisk skala, ifølge papiret.

"Der er stadig nogle udfordringer, og der er brug for mere arbejde på dette område, men dette er et betydeligt gennembrud, "Siger Nijhuis.