Un team di ricercatori ha dimostrato per la prima volta un elettrete a singola molecola, un dispositivo che potrebbe essere una delle chiavi dei computer molecolari.

L'elettronica più piccola è fondamentale per lo sviluppo di computer e altri dispositivi più avanzati. Ciò ha portato a una spinta nel campo verso la ricerca di un modo per sostituire i chip di silicio con molecole, uno sforzo che include la creazione di un elettrete a singola molecola, un dispositivo di commutazione che potrebbe fungere da piattaforma per dispositivi di archiviazione non volatili estremamente piccoli. Perché sembrava che un dispositivo del genere sarebbe stato così instabile, però, molti nel campo si chiedevano se uno potesse mai esistere.

Insieme ai colleghi dell'Università di Nanchino, Università Renmin, Università di Xiamen, e Rensselaer Polytechnic Institute, Marco Reed, il professore di ingegneria elettrica e fisica applicata Harold Hodgkinson ha dimostrato un elettrete a singola molecola con una memoria funzionale. I risultati sono stati pubblicati il ​​12 ottobre in Nanotecnologia della natura .

La maggior parte degli elettreti sono realizzati con materiali piezoelettrici, come quelli che producono il suono negli altoparlanti. In un elettrete, tutti i dipoli, coppie di cariche elettriche opposte, si allineano spontaneamente nella stessa direzione. Applicando un campo elettrico, le loro direzioni possono essere invertite.

"La domanda è sempre stata su quanto piccolo potresti fare questi elettreti, che sono essenzialmente dispositivi di archiviazione di memoria, " ha detto Reed.

I ricercatori hanno inserito un atomo di Gadolinio (Gd) all'interno di un buckyball di carbonio, una molecola a 32 facce, noto anche come buckminsterfullerene. Quando i ricercatori hanno inserito questo costrutto (Gd@C82) in una struttura di tipo transistor, hanno osservato il trasporto di un singolo elettrone e lo hanno utilizzato per comprendere i suoi stati energetici. Però, la vera svolta è stata che hanno scoperto che potevano usare un campo elettrico per cambiare il suo stato energetico da uno stato stabile a un altro.

"Quello che sta succedendo è che questa molecola si comporta come se avesse due stati di polarizzazione stabili, " Ha detto Reed. Ha aggiunto che il team ha eseguito una serie di esperimenti, misurare le caratteristiche di trasporto applicando un campo elettrico, e alternando gli stati avanti e indietro. "Abbiamo dimostrato che potevamo farne un ricordo:leggere, Scrivi, leggere, Scrivi, " Egli ha detto.

Reed ha sottolineato che l'attuale struttura del dispositivo non è attualmente pratica per nessuna applicazione, ma dimostra che la scienza sottostante è possibile.

"La cosa importante in questo è che mostra che puoi creare in una molecola due stati che causano la polarizzazione spontanea e due stati commutabili, " ha detto. "E questo può dare alla gente l'idea che forse si può ridurre la memoria letteralmente al livello molecolare singolo. Ora che abbiamo capito che possiamo farlo, possiamo passare a fare cose più interessanti con esso."