Новости химической науки > Один бит – одна молекула

Один бит цифровой информации, расположенной на жестком диске или другом магнитном носителе, как правило обеспечивается существованием не менее трех миллионов атомов с магнитными свойствами. Международная группа исследователей из Карлсруэ, Страсбурга и Токио разработали магнитную память, способную хранить эффективно информацию – один бит на одну молекулу.

При воздействии электрических импульсов металлоорганическая молекула может быть надежно переведена из высокопроводного магнитного состояния и низкопроводного немагнитного состояния.

Электрические импульсы подавали на молекулу с помощью зонда сканирующего туннельного микроскопа; определенные импульсы позволяли изменять магнитные состояния молекулы. (Рисунок из Nature Communications, 2012; 3: 938 DOI: 10.1038/ncomms1940)

Руководитель исследования из Технологического Университета Карлсруэ Тосио Миямачи (Toshio Miyamachi) отмечает, что эффект сверхпарамагнетизма (superparamagnetic effect) не позволяет значительно уменьшить размер, соответствующий одному биту, если использовать системы памяти на основе магнитных кристаллов. Эффект сверхпарамагнетизма подразумевает то, что магнитные кристаллы, способные записывать и хранить информацию, по мере уменьшения размера оказываются восприимчивы к термическому переключению состояний, из-за чего может происходить утеря информация. Исследователи решили использовать другой подход и взяли молекулу, состоящую из 51 атома, в центре которой содержался магнитно активный атом железа. Органическое окружение этого атома железа играло роль «оболочки», защищавшей информацию, записанную на центральный атом железа.

Помимо того, что новая система отличается исключительной плотностью информации – один бит на молекулу, такой тип молекулы основан на так называемых молекул со спиновым переходом, что также является существенным преимуществом – запись информации на такие молекулы очень надежна и осуществляется только с помощью электрических импульсов.

Исследователи смогли передавать на молекулу электрические импульсы с помощью сканирующего туннельного микроскопа. Такое воздействие позволяет воспроизводимо изменять не только магнитное состояние железа, но и электрические свойства всей молекулы. Таким образом, для разных магнитных состояний системы наблюдается два различных значения электропроводности, что открывает возможности определять магнитное состояние молекулы просто за счет измерения ее проводимости.

Таким образом, результаты исследования позволяют говорить о принципиальной возможности создания систем хранения информации на основании молекул, способных к спиновому переходу, а также демонстрируют преимущества таких типов памяти. Исследователи убеждены, что обнаруженные свойства, скомбинированные в рамках одной молекулы, откроют новую эру исследований в этой области и будут способствовать созданию новых мемристорных и спинтроновых систем.

Источник: Nature Communications, 2012; 3: 938 DOI: 10.1038/ncomms1940

метки статьи: #молекулярная биология, #физическая химия