Yhden molekyylin kytkin elektreetistä

22.10.2020

Yale-yhden-molekyylin-kytkin-225.jpgKansainvälinen tutkijaryhmä on ensimmäistä kertaa osoittanut yksimolekyylisen elektreettirakenteen, joka voi olla yksi avain molekyylitietokoneisiin.

Pienempi elektroniikka on ratkaisevan tärkeää kehittyneempien tietokoneiden ja muiden laitteiden kehittämisessä. Tämä on johtanut siihen, että alalla on etsitty tapaa korvata piisirut molekyyleillä, joka sisältää yksimolekyylisen elektreetin luomisen - kytkinlaitteen, joka voisi toimia alustana erittäin pienille haihtumattomille muisteille.

Yalen yliopiston professori Mark Reedin sekä Nanjingin, Renminin, Xiamenin yliopistojen ja Rensselaer Polytechnic Instituten kollegoiden kanssa on äskettäin esittelyt yksimolekyylisen elektreetin, jolla on toiminnallinen muisti.

Suurin osa elektreeteistä on valmistettu pietsosähköisistä materiaaleista, kuten kondensaattorimikrofonit ja mobiililaitteiden kaiuttimet. Elektreetissä kaikki dipolit asettuvat spontaanisti samaan suuntaan. Käyttämällä sähkökenttää niiden suunnat voidaan muuttaa.

"Kysymys on aina ollut siitä, kuinka pienen näistä elektreeteistä voi tehdä, jotta olisivat tallennusmuistirakenteita", Reed toteaa.

Tutkijat lisäsivät Gadolinium-atomin buckminsterfullereenin (Gd@C82) sisälle. Kun tutkijat sijoittivat sen transistorityyppiseen rakenteeseen, he havaitsivat yksittäisen elektronin siirron ja käyttivät sitä ymmärtääkseen sen energiatiloja.

Todellinen läpimurto oli kuitenkin se, että he huomasivat voivansa käyttää sähkökenttää vaihtaakseen energiatilaa vakaasta tilasta toiseen. Aiemmin näin vakaiden tilojen olemassaoloa epäiltiin vahvasti.

"Se mitä tapahtuu, on että tämä molekyyli toimii ikään kuin sillä olisi kaksi vakaata polarisaatiotilaa", Reed sanoo. Kysessä on porttiohjatun kytkentä kahden elektronisen tilan välillä Gd@C82:ssa. Kapseloitu Gd-atomi muodostaa varautuneen keskuksen, joka muodostaa kaksi yksittäisen elektronin siirtokanavaa.

Kokeissaan tutkijat osoittivat, että rakenteesta voi tehdä muistin, jota voi lukea ja kirjoittaa. Reed korostaa, että nykyinen rakenne ei ole tällä hetkellä käytännöllinen missään sovelluksessa, mutta osoittaa, että sen taustalla oleva tiede mahdollistaa sellaisen.

Aiheesta aiemmin:

Ympäristö muuttaa molekyylin kytkimeksi

Molekyylit tarjoavat satakertaisen muistin

11.06.2021RAM:ina ja ROM:ina toimivia sirukomponentteja
10.06.2021Kuinka revontulet syntyvät?
09.06.2021Radiotaajuisen signaalin prosessointi akustiseksi
08.06.2021Magnetosähköä ja magnetostriktiota
07.06.2021Itsetietoisia ja omavoimaisia materiaaleja
04.06.2021Insinöörit osoittavat kvanttiedun
03.06.2021Fononinen katalyysi?
02.06.2021Läpimurto magneettisissa 3D-nanorakenteissa
01.06.2021Uusi kulma sähkön tuottamiseksi lämmöstä
31.05.2021Energiatehokkain analogia-digitaalisiru

Siirry arkistoon »