В наш информационный век увеличение возможностей хранения больших объемов информации становится одной из центральных задач для современной науки и технологии. Группа немецких и итальянских ученых добились новых результатов в развитии концепции «наноструктурных запоминающих устройств»

В работе, опубликованной недавно в журнале Angewandte Chemie сообщается о создании и успешных испытаниях нано-устройств, изготовленных на кварцевой подложке из материала со спиновым переходом (Micro- and Nanopatterning of Spin-Transition Compounds into Logical Structures). Эта работа позволяет говорить о возникновении нового поколения молекулярных запоминающих устройств, в которых двоичная система памяти основана на «переключении» спиновых состояний электронов.

Современные компьютерные жесткие диски сохраняют информацию на магнитной поверхности вращающегося диска. Каждая ячейка памяти имеет свой «адрес» для того чтобы можно было напрямую обратиться к ней. Увеличение емкости магнитного диска достигается за счет уменьшения размеров индивидуальных магнитных доменов, однако современная технология уже приближается к физическим пределам миниатюризации такого вида носителя информации. Дело в том, что температурные флуктуации могут вызвать перемещение и вследствие этого изменение ориентации магнитных частиц, а если магнитный домен очень мал, то и вовсе размагнитить его.

Наряду с применением различных подходов для усовершенствования магнитных носителей информации ученые ищут альтернативные свойства материалов, способные отвечать за «переключение» состояний. Одним из таких свойств является спиновый переход, который, например, наблюдается в соединениях двухвалентного железа: высоко-спиновое либо низко-спиновое состояние могут наблюдаться в зависимости от температуры, давления, воздействия электромагнитного излучения.

Помимо четко различимых состояний «0» и «1» для хранения информации требуется также, чтобы оптическое считывающее или записывающее устройство могло идентифицировать местонахождение каждой ячейки памяти. Это означает, что наноразмерные молекулярные переключения спиновых состояний должны быть различимы с помощью микро-размерного внешнего инструмента. Такого эффекта можно достичь, поместив соединения, которые обладают способностью к спиновым переходам, в матрицу с высоко организованной нано- или микро-структурой.

Ученые нанесли тончайшие линии из нейтрального комплекса железа (II) на кремниевую пластину – для этого применялись специальные микро- и нанолитографические методы – в результате «напечатанные» нанокристаллы выстраивались в определенной ориентации вдоль этих линий. Также ученым удалось переписать информацию с CD-носителя на пленку из этого соединения железа. Таким образом было получено первое доказательство возможности создания читаемых логических схем на основе материалов со спиновыми переходами.

Для удобства применения описанных структур важно адаптировать свойства спинового перехода к комнатным температурным условиям, и ученые уже приступили к решению этой задачи.

Мария Костюкова