Экспериментальные микросхемы на основе нанопроволок способны хранить в 50 раз больше информации, чем самые современные кремниевые аналоги. Все яснее становится: молекулярные переключатели и нанопроволока со временем заменят традиционные материалы в компьютерах.
Память переключателей: Нетрадиционное будущее компьютеров
Элемент памяти на основе молекулярных переключателей и нанопроволок; для сравнения размера в кадр помещены и белые кровяные клетки (выделены зеленым цветом)

Ученые уже неоднократно создавали запоминающие устройства на основе молекулярных переключателей, однако более все эти схемы обеспечивали хранение не более нескольких тысяч бит данных. А вот в Калифорнийском технологическом институте и местном университете в Лос-Анджелесе удалось создать запоминающее устройство, состоящее из 160 тыс. запоминающих элементов.

Одна такая молекулярная микросхема вмещает всего 20 Кбайт, однако технология в целом обеспечивает гораздо более плотную упаковку информации, чем существующие на сегодня решения. К примеру, в среднем микросхемы образца 2006 г. содержали 1,79 Гбит/см2, новое же устройство обеспечивает хранение 100 Гбит/см2. По прогнозам, традиционные кремниевые микросхемы достигнут такого уровня разве что только после 2020 года — если к тому времени они будут кому-то нужны.

В новых микросхемах слои молекул располагаются между слоями основы из взаимно перпендикулярных нанопроволок. В местах пересечения нанопроволок формируется сигнал, который молекулярные переключатели способны записывать или считывать.

Сами переключатели — молекулы ротаксана — по форме напоминают гантели и содержат кольца атомов, способные принимать одно из двух положений, в зависимости от приложенного напряжения. Кроме того, один конец молекулы гидрофобен, а другой — гидрофилен, что позволило разработчикам расположить их на микросхеме строго упорядоченным слоем толщиной в одну молекулу.

Конечно, до того, как новые микросхемы можно будет использовать на практике, предстоит еще огромная работа. По разным причинам 75% элементов в тестах вообще не функционировали, а те, что работали, были способны переключиться всего несколько раз. Однако эксперты считают, что в любом случае эта разработка является важным шагом на пути к созданию эффективных молекулярных микросхем. Конечно, на настоящий момент молекулы и нанопроволка по технологичности не могут составить конкуренции кремнию, однако возможности получения с их помощью высокой плотности информации впечатляют.

Читайте также: «Транзистор из шпината».

«Коммерческая биотехнология»