Группа исследователей впервые продемонстрировала одномолекулярный электрет — устройство, которое может быть одним из ключей к созданию молекулярных компьютеров. О новой разработке сообщает Nature Nanotechnology.

Электроника меньшего размера имеет решающее значение для разработки более совершенных компьютеров и других устройств. Ученые стремятся найти способ заменить кремниевые чипы молекулами. Разумеется, это включает в себя создание одномолекулярного электрета — переключающего устройства, которое могло бы служить платформой для чрезвычайно маленьких энергонезависимых запоминающих устройств. Однако эксперты были уверены в нестабильности такого устройства и вообще задавались вопросом, изобретут ли его когда-нибудь.

И, все же, вместе с международными коллегами, Марк Рид, профессор электротехники и прикладной физики, продемонстрировал одномолекулярный электрет с функциональной памятью.

Большинство электретов изготовлено из пьезоэлектрических материалов, таких как те, которые воспроизводят звук в динамиках. В электрете все диполи — пары противоположных электрических зарядов — спонтанно выстраиваются в одном направлении. Используя электрическое поле, можно изменить их направление.

«Всегда стоял вопрос о том, насколько маленькими можно было бы сделать эти электреты, которые, по сути, являются запоминающими устройствами», — объясняет Рид.

Исследователи вставили атом гадолиния (Gd) внутрь углеродного бакибола, 32-сторонней молекулы, также известной как бакминстерфуллерен. Когда ученые поместили эту конструкцию в структуру транзисторного типа, они увидели перенос одного электрона и использовали это, чтобы понять его энергетическое состояние. Настоящим прорывом было открытие, что электрическое поле можно использовать для переключения энергетического состояния из стабильного состояния в какое-либо другое.

«Эта молекула действует так, как если бы она имела два стабильных состояния поляризации», — объясняет Рид.

Рид подчеркнул, что существующая структура устройства в настоящее время не применима для какого-либо устройства, но доказывает, что молекулярной науке есть куда развиваться для применения в технологиях.

«Мы доказали, что возможно создать в молекуле два состояния, которые вызывают спонтанную поляризацию, и два переключаемых состояния, — заключает автор исследования. – И это может привести к новым идеям. Например, сжать память буквально до единственного молекулярного уровня. Теперь, когда мы понимаем, что это возможно, мы можем перейти к новым разработкам».