Slimme moleculen werken als computertransistoren

Onderzoekers hebben een schakelaar met één molecuul ontdekt die kan werken als een transistor en binaire informatie kan opslaan, zoals de enen en nullen die worden gebruikt in klassiek computergebruik. Het molecuul is ongeveer vijf vierkante nanometer groot - meer dan een miljard zou op de doorsnede van een mensenhaar passen. De onderzoekers denken dat moleculen zoals de moleculen die ze hebben ontdekt een informatiedichtheid kunnen bieden van ongeveer 250 terabit per vierkante inch, wat ongeveer 100 keer de opslagdichtheid is van de huidige harde schijven.

In het onderzoek kunnen moleculen van een organisch zout worden geschakeld met behulp van een kleine elektrische ingang om ofwel helder of donker te lijken, wat binaire informatie oplevert. Deze informatie kan worden geschreven, gelezen en gewist bij kamertemperatuur en bij normale luchtdruk. Dit zijn belangrijke kenmerken voor de praktische toepassing van de moleculen in computeropslagapparaten. Het meeste eerdere onderzoek naar moleculaire elektronica voor vergelijkbare toepassingen is uitgevoerd in vacuüm en bij zeer lage temperaturen.

Er zijn een aantal eigenschappen die een molecuul moet bezitten om bruikbaar te zijn als moleculair geheugen. Behalve dat het onder omgevingsomstandigheden in beide richtingen kan worden geschakeld, moet het lange tijd stabiel zijn in de lichte en donkere toestand en ook spontaan zeer geordende lagen vormen die slechts één molecuul dik zijn in een proces dat zelfassemblage wordt genoemd.

In laboratoriumexperimenten gebruikte het team kleine elektrische pulsen in een scanning tunneling microscoop om individuele moleculen van helder naar donker te schakelen. Ook konden ze de informatie achteraf met een druk op de knop uitlezen en wissen. Tijdens het schakelen verandert de elektrische puls de manier waarop het kation en het anion in het organische zout op elkaar worden gestapeld en deze stapeling zorgt ervoor dat het molecuul er helder of donker uitziet. Afgezien van het schakelen zelf, is de spontane ordening van de moleculen cruciaal - door zelfassemblage vinden ze hun weg naar een sterk geordende structuur (een tweedimensionaal kristal) zonder dat dure fabricagetools nodig zijn, zoals het geval is in de huidige gebruikte elektronica.

Voor meer informatie kunt u contact opnemen met Dr. Stijn Mertens via Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. U heeft Javascript nodig om het te kunnen zien.; +44 (0)1524594189.