I ricercatori dell'Università di Basilea hanno segnalato un nuovo metodo che consente di controllare lo stato fisico di pochi atomi o molecole all'interno di una rete. Si basa sull'auto-organizzazione spontanea delle molecole in reti estese con pori di circa un nanometro. Nel diario Piccolo , i fisici riferirono sulle loro indagini, che potrebbe essere di particolare importanza per lo sviluppo di nuovi dispositivi di memorizzazione.

Intorno al mondo, i ricercatori stanno tentando di ridurre i dispositivi di archiviazione dei dati per ottenere la massima capacità di archiviazione nel minor spazio possibile. In quasi tutte le forme di media, la transizione di fase viene utilizzata per l'archiviazione. Per la creazione di CD, Per esempio, viene utilizzato un foglio di metallo molto sottile all'interno della plastica che si scioglie in microsecondi e poi si solidifica nuovamente. Abilitare questo a livello di atomi o molecole è l'oggetto di un progetto di ricerca guidato da ricercatori dell'Università di Basilea.

Cambiare la fase dei singoli atomi per l'archiviazione dei dati

In linea di principio, un cambiamento di fase a livello di singoli atomi o molecole può essere utilizzato per memorizzare dati; dispositivi di memorizzazione di questo tipo esistono già nella ricerca. Però, sono molto laboriosi e costosi da produrre. Il gruppo guidato dal professor Thomas Jung dell'Università di Basilea sta lavorando per produrre unità di stoccaggio così minuscole costituite da pochi atomi utilizzando il processo di auto-organizzazione, semplificando così enormemente il processo produttivo.

A tal fine, il gruppo ha prima prodotto una rete organometallica che assomiglia a un setaccio con fori ben definiti. Quando vengono scelte le connessioni e le condizioni giuste, le molecole si dispongono indipendentemente in una struttura supramolecolare regolare.

Atomi di xeno:a volte solidi, a volte liquido

Il fisico Aisha Ahsan, autore principale dello studio in corso, ha ora aggiunto singoli atomi di gas Xenon ai fori, che sono solo poco più di un nanometro. Utilizzando variazioni di temperatura e impulsi elettrici applicati localmente, è riuscita a cambiare intenzionalmente lo stato fisico degli atomi di xeno tra solido e liquido. È stata in grado di causare questo cambiamento di fase in tutti i fori contemporaneamente dalla temperatura. Le temperature per la transizione di fase dipendono dalla stabilità degli ammassi di xeno, che varia in base al numero di atomi di xeno. Con il sensore del microscopio ha indotto il cambiamento di fase anche localmente, per un singolo poro contenente xeno.

Poiché questi esperimenti devono essere condotti a temperature estremamente basse di pochi Kelvin (inferiori a -260°C), Gli stessi atomi di xeno non possono essere utilizzati per creare nuovi dispositivi di archiviazione dati. Gli esperimenti hanno dimostrato, però, che le reti supramolecolari sono adatte in linea di principio alla produzione di strutture minuscole, in cui i cambiamenti di fase possono essere indotti con pochi atomi o molecole.

"Ora testeremo molecole più grandi e alcoli a catena corta. Questi cambiano stato a temperature più elevate, il che significa che potrebbe essere possibile farne uso, " ha detto il professor Thomas Jung, che ha supervisionato i lavori.

Animazione grafica di un potenziale dispositivo di archiviazione dati su scala atomica:un elemento di archiviazione dati, costituito da soli sei atomi di xeno, viene liquefatto utilizzando un impulso di tensione.