Smarte molekyler kan være nøglen til computere med 100 gange større minder

Fremtidens computerharddiske kan bestå af smarte molekyler.

Forskere har opdaget et enkelt molekyl 'switch', der kan fungere som en transistor og giver mulighed for at gemme binær information - f.eks. 1'erne og 0'erne, der bruges i klassisk computing.

Molekylet er omkring fem kvadratnanometer i størrelse. Det betyder, at mere end en milliard af dem ville passe på tværsnittet af et menneskehår.

Det internationale forskerteam bag gennembruddet mener, at molekyler som dem, de har opdaget, kan tilbyde informationstæthed på omkring 250 terabit per kvadrattomme - hvilket er omkring 100 gange lagertætheden for nuværende harddiske.

Selvom forskerne ikke forventer, at de særlige molekyler, de opdagede, vil blive brugt på rigtige harddiske, undersøgelsen er et vigtigt bevis på konceptet, der bringer os tættere på den modige nye verden af ​​ægte molekylær elektronik.

I undersøgelsen, molekyler af et organisk salt kan skiftes ved hjælp af en lille elektrisk indgang for at fremstå enten lyse eller mørke - hvilket giver binær information. Vigtigt, disse oplysninger kan skrives, læst og slettet, ved stuetemperatur og ved normalt lufttryk. Disse er vigtige egenskaber for praktisk anvendelse af molekylerne i computerenheder. De fleste tidligere undersøgelser af molekylær elektronik til lignende applikationer er blevet udført i vakuum og ved meget lave temperaturer.

Dr. Stijn Mertens, Seniorlektor i elektrokemisk overfladevidenskab ved Lancaster University og ledende forsker i undersøgelsen, sagde:"Der er en hel liste over egenskaber, som et molekyle skal besidde for at være nyttig som en molekylær hukommelse. Bortset fra at det kan skiftes i begge retninger under omgivelsesbetingelser, det skal være stabilt i lang tid i den lyse og mørke tilstand, og også spontant danne højtordnede lag, der kun er et molekyle tykke, i en proces kaldet selvsamling. Vores er det første eksempel, der kombinerer alle disse funktioner i det samme molekyle. "

I laboratorieforsøg, forskergruppen brugte små elektriske pulser i et scanningstunnelmikroskop til at skifte individuelle molekyler fra lyse til mørke. De var også i stand til at læse og slette oplysningerne bagefter, med et tryk på en knap.

Under skiftet, den elektriske puls ændrer måden, kation og anion i det organiske salt stables sammen på, og denne stabling får molekylet til at fremstå enten lyst eller mørkt. Bortset fra selve skiftet, også den spontane rækkefølge af molekylerne er afgørende:gennem selvsamling, de finder vej til en stærkt ordnet struktur (en todimensionel krystal), uden behov for dyre fremstillingsværktøjer, som det er tilfældet i aktuelt brugt elektronik.

"Fordi kemi tillader os at lave molekyler med sofistikerede funktioner i enorme tal og med atompræcision, molekylær elektronik kan have en meget lys fremtid, "siger Dr. Mertens.