分享至
科学家实现近室温条件下单分子存储
据物理学家组织网近日报道，一个由美国麻省理工大学、印度科学教育研究院等单位科学家组成的国际小组，对以往的“分子存储”实验技术进行了改良，使其能在摄氏零度左右运行，并使制造工艺大大简化。相关论文发表在《自然》杂志网站上。
上世纪80年代时，硬盘每平方英寸只能存半兆字节，现在已接近百万兆。如果能实现单分子存储，有望使存储密度再提高1000倍。但以往的技术要求物理系统在接近绝对零度下工作，而且存储设备是一种“三明治”式夹层结构，由两层铁磁电极夹一层存储分子构成，制造工艺复杂而耗时。
改良后的存储设备制造工艺大大简化。其存储分子由印度研究人员开发，用的是“石墨烯片”，即一层平面碳分子层附着锌原子构成，互相之间天然具有整齐排列在一起的性质。该设备只有一个铁磁电极，相当于半个“三明治”，通过沉积法就能形成非常薄且排列整齐的原子层。
电极设备由麻省理工大学雅格戴斯·穆德拉小组开发。最初，他们是在铁磁电极上沉积了一层薄膜材料，然后在上面再加一层铁磁电极，做成磁性存储器的标准结构。按照设想，通过相对改变电极的磁性方向，会使设备的导电性产生跳变，而这两种导电状态就分别代表了二进制中的0和1。但令人吃惊的是，他们检测到导电性发生了两个跳变而不是一个，这表明两个电极各自独立改变了设备的导电性。他们又用一个铁磁电极和一个普通金属电极进行了实验，普通金属电极只是为了读取通过分子的电流，结果发现导电性跳变依然存在。
为此他们改变了设计。制造一个存储单元时，其底层电极用沉积法，形成几乎完美的一层，然后铺上存储分子，顶层电极设计成一个微小针尖，就像原子力显微镜尖端的探针那样，在存储分子上占不到1纳米。穆德拉解释说，如果上面再沉积一层铁磁电极，电极分子就倾向于和存储分子混合，会削弱其性能。而且为防止存储单元之间靠得太近而彼此影响，他们用堆叠式存储克服了压缩密度的限制。
“在近室温下表现出导电性的转变，这一效果来自分子与磁性表面之间的强相互作用，能让分子有磁性并保持稳定。”穆德拉的博士生、麻省理工大学材料科学与工程系的卡西克·拉曼说。
目前，他们造出的实验性存储设备导电性虽然只改变了20%，还不足以用作商业设备，但穆德拉表示，这还只是概念性论证。他们提出的理论解释了人们未曾预料的单电极转换现象，经过进一步研究有望设计出新的有机分子，使导电性变化率更高。
-
科技前沿
-
项目成果
-
科技前沿
-
科技前沿
