Un'immagine degli interruttori molecolari intelligenti visti con un microscopio a effetto tunnel. Ogni quadrato luminoso è un singolo interruttore. (Versione pulita) Credito:Dr Kunal Mali, KU Leuven
I dischi rigidi dei computer del futuro potrebbero essere costituiti da molecole intelligenti.
I ricercatori hanno scoperto un "interruttore" a singola molecola che può agire come un transistor e offre il potenziale per memorizzare informazioni binarie, come gli 1 e gli 0 utilizzati nell'informatica classica.
La molecola ha una dimensione di circa cinque nanometri quadrati. Ciò significa che più di un miliardo di essi si adatterebbe alla sezione trasversale di un capello umano.
Il team internazionale di scienziati dietro la svolta ritiene che molecole come quelle che hanno scoperto potrebbero offrire una densità di informazioni di circa 250 terabit per pollice quadrato, che è circa 100 volte la densità di archiviazione degli attuali dischi rigidi.
Sebbene i ricercatori non si aspettino che le particolari molecole che hanno scoperto verranno utilizzate in dischi rigidi reali, lo studio è un'importante prova di concetto che ci avvicina al nuovo e coraggioso mondo della vera elettronica molecolare.
Nello studio, le molecole di un sale organico possono essere commutate utilizzando un piccolo input elettrico per apparire luminose o scure, fornendo informazioni binarie. In modo cruciale, queste informazioni possono essere scritte, letto e cancellato, a temperatura ambiente e a normali pressioni dell'aria. Queste sono caratteristiche importanti per l'applicazione pratica delle molecole nei dispositivi di memorizzazione informatici. La maggior parte delle ricerche precedenti sull'elettronica molecolare per applicazioni simili è stata condotta nel vuoto ea temperature molto basse.
Un'immagine degli interruttori molecolari intelligenti visti con un microscopio a effetto tunnel. Ogni quadrato luminoso è un singolo interruttore (versione contrassegnata che mostra come i quadrati chiari e scuri possono essere utilizzati per fornire informazioni binarie) Credito:Dr Kunal Mali, KU Leuven
Dott. Stijn Mertens, Senior Lecturer in Electrochemical Surface Science presso la Lancaster University e capo ricercatore dello studio, ha dichiarato:"C'è un intero elenco di proprietà che una molecola deve possedere per essere utile come memoria molecolare. Oltre ad essere commutabile in entrambe le direzioni in condizioni ambientali, deve essere stabile per lungo tempo nello stato luminoso e scuro, e formano anche spontaneamente strati altamente ordinati che sono spessi solo una molecola, in un processo chiamato autoassemblaggio. Il nostro è il primo esempio che combina tutte queste caratteristiche nella stessa molecola".
Negli esperimenti di laboratorio, il team di ricerca ha utilizzato piccoli impulsi elettrici in un microscopio a scansione a effetto tunnel per commutare le singole molecole da chiare a scure. Sono stati anche in grado di leggere e cancellare le informazioni in seguito, premendo un pulsante.
La struttura dell'interruttore molecolare. Credito:Dr Kunal Mali, KU Leuven
Durante la commutazione, l'impulso elettrico cambia il modo in cui il catione e l'anione nel sale organico sono impilati insieme, e questo impilamento fa apparire la molecola luminosa o scura. A parte la commutazione stessa, fondamentale è anche l'ordinamento spontaneo delle molecole:attraverso l'autoassemblaggio, trovano la loro strada in una struttura altamente ordinata (un cristallo bidimensionale), senza la necessità di costosi strumenti di produzione come nel caso dell'elettronica attualmente utilizzata.
"Poiché la chimica ci permette di creare molecole con funzioni sofisticate in numero enorme e con precisione atomica, l'elettronica molecolare potrebbe avere un futuro molto brillante, " dice il dottor Mertens.
