» » Информацию в компьютере сохранит молекула

Информацию в компьютере сохранит молекула

Обнаружено переключение полимерной молекулы между двумя спиновыми состояниями, которое можно использовать для разработки новых устройств хранения и обработки информации.

Исследователям из МФТИ, Института элементоорганических соединений им. А. Н. Несмеянова РАН и Университета Барселоны (Испания) впервые удалось зарегистрировать специфический переход соединения железа между спиновыми состояниями. Подобные переключения магнетиков способны передавать логический сигнал, что в будущем, возможно, поможет разработать процессоры и устройства памяти с большим отношением производительности к количеству потребляемой энергии, чем в современных полупроводниковых процессорах. Результаты исследования опубликованы в журнале Angewandte Chemie.

Информацию в компьютере сохранит молекула
Иллюстрация перехода между двумя состояниями. Источник: Aleshin et al. / Angew. Chem. Int. Ed., 2021 Открыть в полном размере ‹ ›

Современные полупроводниковые процессоры для передачи информации и проведения логических операций используют движение электронов. На этом пути в настоящее время практически достигнут предел производительности. Дальнейшее ускорение вычислений требует принципиально новых подходов, одним из которых служит спинтроника, в основе которой лежит перенос информации посредством взаимодействия магнитных моментов (спинов) электронов.

Для этой цели подходит далеко не любой материал, поскольку к нему предъявляются достаточно жёсткие требования. В первую очередь используемое в спинтронике вещество должно быть способно намагничиваться, а его молекулы — существовать в двух разных устойчивых состояниях, что позволит хранить информацию в двоичном виде и проводить логические операции. Для этого подходят молекулы, которые содержат один или несколько неспаренных электронов. Такие соединения могут быть получены с использованием современных методов синтеза, обеспечивающих идентичность всех получаемых молекул. При этом их магнитные свойства можно контролировать.

Авторы работы исследовали поведение сложной полимерной молекулы с двумя ионами двухвалентного железа, каждый из которых может существовать в двух состояниях — высокоспиновом (ВС) и низкоспиновом (НС). Оказалось, что в такой молекуле возможен переход между ВС–НС и НС–ВС состояниями, т. е. когда один атом железа находится в одном состоянии, а второй — в другом. Причём переход происходит на микросекундном масштабе времени.

Однако такой процесс очень сложно обнаружить из-за симметрии молекул. Поэтому для решения этой проблемы исследователи применили метод ядерного магнитного резонанса, при котором можно зарегистрировать взаимодействие ядерных магнитных моментов с магнитным полем, магнитными моментами неспаренных электронов и друг с другом. В данном случае они наблюдали взаимодействие магнитных моментов ядер с моментами электронов, благодаря чему впервые удалось зарегистрировать переход между ВС–НС и НС–ВС состояниями.

Открытый переход представляет интерес при создании новых устройств для сверхплотного хранения информации и её обработки на основе молекулярных систем. Такие устройства называют молекулярными клеточными автоматами. На их основе можно создать альтернативную полупроводникам технологию для обработки информации. В ней сигнал передаётся не потоком электронов, а переключением выстроенных в цепочку молекул, представляющих собой ячейки автомата. Подобные системы будут иметь более низкое энергопотребление и тепловыделение, чем современные транзисторы, а производительность — выше.

По материалам пресс-релиза МФТИ

13 декабрь 2021 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Первая российская квантовая микросхема

В МФТИ создана первая в России работоспособная интегральная схема на основе пяти сверхпроводниковых кубитов.

Материал для нового вида «флешек»

Физикам впервые удалось непосредственно исследовать электрические свойства оксида гафния, считающегося перспективным материалом для создания нового вида флеш-памяти – «флешек».

Вода может вести себя как жидкий кристалл

Ученые из Стокгольмского университета обнаружили, что вода может демонстрировать поведение, подобное поведению жидкого кристалла при освещении лазерным светом.

Ферроценильное «чёртово колесо»

Перед вами — структура циклического соединения из шести ферроценов, полученная методом рентгенокристаллографии...

Первое стабильное соединение гелия

Перед вами — модель молекулы Na2He, первого стабильного соединения гелия. При высоком давлении гелий (зеленые кубы) формирует стабильное соединение с двумя атомами натрия (фиолетовые шары...

Связанные водородной связью молекулы поймали в клетку фуллерена

Изучение механизмов реакций на уровне отдельных молекул очень важно для понимания химических процессов и управления ими. Поэтому исследователи стараются уменьшить размер «реакционного сосуда» до
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
«Фантастические твари»: животные, которые нас удивили в 2021 годуМошенник по имени МикеланджелоКак научиться быстро запоминать лица людей?Что происходит: квантовые компьютерыПочему в Арктике начал светиться снегСтранная наука – 2021Информационная автократия – новый тренд мировой политики9 привычек, которые помогут дожить до 100 лет