Paměť na molekulární úrovni: Kdy se dočkáme počítačů s fullerenovými paměťmi?

Fullereny jsou objemné uhlíkové molekuly ve formě klece čítající typicky desítky atomů / AV ČR
Jedním z příznaků vývoje elektronických součástek je, že se neustále zmenšují. Pozornost tak v současnosti přitahují součástky tvořené pouhou jednou molekulou.

Takové navrhli Adam Jaroš a Michal Straka ze skupiny Lubomíra Rulíška v Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR ve spolupráci s Esmaeilem Farajpour Bonabem a Cinou Foroutan-Nejadem z centra CEITEC Masarykovy univerzity v Brně. Konkrétně jde o přepínatelné diody na bázi fullerenů.

Fullereny jsou objemné uhlíkové molekuly ve formě klece čítající typicky desítky atomů. Nejznámější fulleren C60 svým vzhledem připomíná fotbalový míč. Ve výpočtech, které vědci prováděli, ale figuroval jeho větší bratr C70. Ten je poněkud protáhlý, a připomíná tedy spíše míč na ragby.

Ve všech případech ale jde o kulaté nebo elipsoidní struktury s prázdným prostorem uvnitř, kam lze umístit nějaké atomy – v případě použitého protáhlého C70 například dvouatomovou molekulu. Právě tato forma fullerenu s uvězněnou polární molekulou by se mohla stát zajímavou součástkou.

Pomocí kvantově chemických výpočtů se podařilo určit, jaké molekuly by bylo zajímavé ve fullerenu C70 uvěznit, aby se nemohly snadno otáčet, a určovaly tak kladný a záporný konec své klece. Současně se podařilo, aby jejich polohu šlo pod elektrickým napětím obrátit.

Taková molekula by se chovala jako dioda a usměrňovač napětí, nejzákladnější elektronická součástka, nebo dokonce jako paměťový prvek, do kterého lze informace zapsat a následně bez poškození přečíst. Obojí by mělo jít jednoduchým přivedením elektrického napětí na správné konce molekuly. Zápis by byl možný změnou napětí, čtení zase změřením vodivosti molekuly. V obou případech přitom jde o dobře proveditelné operace i na takto malé škále při využití technik jinak typických pro řádkovací tunelovou mikroskopii.

Jednotlivé stavy takového paměťového prvku nejsou bohužel natolik stabilní, aby se z něj daly dělat pevné disky a jiná záznamová média. Uplatnění by ale mohl nalézt při zmenšování krátkodobé RAM paměti, tedy růstu její celkové kapacity. V tomto ohledu se ve výpočtech nejlépe dařilo systému ScCl@C70, kdy je ve fullerenu C70 uvězněna molekula složená z jednoho atomu scandia a jednoho atomu chlóru.

Kdy se tedy dočkáme počítačů s fullerenovými pamětmi? Teprve se uvidí, protože výzkum je stále jen ve fázi počítačového modelu a bude třeba potřebné molekuly připravit a jejich vlastnosti experimentálně potvrdit. Syntéza takových struktur je přitom stále ještě v plenkách.

Je také možné, že se do výpočtů nedostal nějaký jev, který by skutečnému využití takových součástek zabránil. Rozhodně ale tyto výpočty dávají naději, že se k malým a velmi rychlým pamětem (což by mělo být jejich další velkou výhodou) dostaneme.

 
Buďte první

Mohlo by vás zajímat

Reklama