研究人员发明了一种单分子开关——通往难以置信的微小分子计算机的钥匙

单分子开关

信贷:耶鲁大学

一组研究人员首次展示了一种单分子驻极体——这种装置可能成为分子计算机的关键之一。

小型电子产品对于开发更先进的计算机和其他设备至关重要。这推动了该领域寻找用分子取代硅芯片的方法,包括创造单分子驻极体——一种可以作为极小的非易失性存储设备平台的开关设备。然而,由于这种装置似乎非常不稳定,许多业内人士都怀疑这种装置是否可能存在。

与南京大学、人民大学、厦门大学和伦斯勒理工学院的同事一起,马克·里德,电气工程与应用物理学的哈罗德·霍奇金森教授演示了一个具有功能记忆的单分子驻极体。研究结果于2020年10月12日发表自然纳米技术

大多数驻极体是由压电材料制成的,比如那些在扬声器中产生声音的材料。在驻极体中,所有的偶极子——相反的电荷对——自发地在同一方向排列。通过施加电场,它们的方向可以颠倒。

里德说:“问题一直是,你可以把这些驻极体做多小,它们本质上是存储设备。”

研究人员在原子钆(Gd)在碳巴基球中,一个32面分子,也被称为巴克敏斯特富勒烯。当研究人员把这个结构((电子邮件保护))在晶体管型结构中,他们观察单电子输运,并以此来理解其能量状态。然而,真正的突破是他们发现可以利用电场将能量状态从一种稳定状态转换到另一种稳定状态。

“发生的事情是,这个分子的行为就好像它有两个稳定的极化状态,”里德说。他补充说,研究小组进行了多种实验,在施加电场时测量传输特性,并来回切换状态。他说:“我们证明我们可以把它记下来——读、写、读、写。”

里德强调,目前的设备结构还不能应用于任何应用,但证明了其背后的科学基础是可能的。

他说:“重要的是,它表明你可以在一个分子中创造两种导致自发极化的状态和两种可转换的状态。”“这可以给人们一种想法,也许你可以把内存缩小到单个分子的水平。现在我们知道我们可以做到这一点,我们可以继续用它做更有趣的事情。”

参考:“(电子邮件保护)82单分子驻极体“康康,Cong Wang Minhao张Zhanbin呗,谢方方,袁志Tan缕郭,Kuo-Juei胡锦涛,陆曹,帅,Xuecou涂,Danfeng锅、林Kang剑Chen Peiheng Wu雪峰Wang Wang, Junming刘,你的歌,Guanghou Wang Fengqi歌,魏,Su-Yuan谢,苏菲,马克·a·里德和Baigeng王,2020年10月12日,自然纳米技术
DOI: 10.1038 / s41565 - 020 - 00778 - z

第一个发表评论关于“研究人员创造一种单分子开关——通往难以置信的微小分子计算机的钥匙”

留下你的评论

邮箱地址可选。如果提供,您的电子邮件将不会被发布或共享。