联系方式
地 址:
联系人:
手 机:
电 话:
传 真:
核心技术当前位置: 后二直选45注稳赚 > 核心技术 > 基尔物理学家在单个分子上存储数据

基尔物理学家在单个分子上存储数据

时间:2018-05-15  点击: 2

来自扫描隧道显微镜(STM)的图像显示分子的三种不同状态,其对应于用于加密信息的三元代码:在高磁性状态(左),处于低磁性状态且原子已经移动更靠近在一起(中),并处于同样低的磁性状态,但转过45度(右)。图/版权:Manuel Gruber

在过去几年中,存储媒体的构建块越来越小。但是,当前技术的进一步小型化受到量子力学基本限制的阻碍。一种新方法是使用所谓的自旋交叉分子作为最小可能的存储单元。与普通硬盘类似,这些特殊分子可以通过磁性状态保存信息。要做到这一点,他们必须放置在表面上,这是具有挑战性的,而不会损害他们保存信息的能力。来自基尔大学的一个研究小组现在不仅成功地将一类新的自旋交叉分子放置到一个表面上,而且他们还使用了先前被认为是阻碍性的相互作用来提高分子的存储容量。传统硬盘驱动器的存储密度理论上可以提高一百多倍,数据载体可以做得更小。科学家们在科学杂志Nano Letters上发表了他们的发现。

打开还是关闭?一个陈述是真是假?答案是或不是?两种可能性之间的区别是计算机可以节省的最小信息。比特(由'二进制'和'数字'组成的字)作为最小的电子存储单元是存储在我们硬盘上的所有信息的基本构建块。它们被表示为两个不同符号的序列,如0和1,即所谓的二进制代码。在过去的几年中,存储媒体的规模越来越小,而其存储信息的能力也越来越大。硬盘上的一位现在只需要10乘10纳米左右的空间。但是,这对于小型化组件来说仍然太大。

“由于Bit的大小,目前用于在硬盘上存储数据的技术现在已经达到量子力学的基本限制。从今天的角度来看,它不可能变得更小,“基尔大学实验和应用物理研究所Richard Berndt教授工作组的博士研究员Torben Jasper-Tönnies说。他和他的同事们使用了一种可以用来编码Bit的单分子来展示一个原理,它可能在未来有更多的存储空间可以使用更小的硬盘。 “我们的分子只有一平方毫米的大小。即使只有这一点,也可以在比现在需要的面积小一百倍的区域编码,“他的同事曼努埃尔格鲁伯博士说。这将是向存储技术转变量子物理极限的又一步。

在STM下的实验中使用的Fe(III)自旋交叉分子,其结构模型置于顶部。
图/版权:Manuel Gruber

比特成为Trits

基尔合作研究中心(CRC)677“交换功能”的跨学科研究小组使用的分子不仅可以呈现两种不同的磁性状态,而且当附着到特殊表面时,它也可以改变其与表面的连接。然后它可以在高磁场状态和低磁场状态之间切换,并转过45度。 Jasper-Tönnies解释说:“当转移到存储技术时,我们将能够描述三个状态的信息 - 即0,1和2。 “作为一个存储单元,我们不会有一个Bit,我们会有一个Trit。二进制代码将变成三进制代码。“

化学和物理研究人员面临的挑战是找到合适的分子和合适的表面,以及使用正确的方法将两者连接在一起,这样仍然可以让它们工作。 “磁性分子,即所谓的自旋交叉分子,非常敏感,容易被损坏。我们需要找到一种将分子牢固地附着到表面而不影响其转换能力的方法,“Gruber解释说。

STM(黄色)的尖端假定硬盘驱动器的读写头用于连接氮化铜表面(黑色)的分子。
图/版权:Manuel Gruber

分子和表面的完美结合

他们的实验终于得到了回报:Felix Tuczek教授在无机化学研究所工作组的化学家们合成了一种特殊类型的磁性分子(所谓的Fe(III)旋转交叉分子)。物理学家Jasper-Tönnies,Gruber和Sujoy Karan能够通过蒸发将这种分子沉积在氮化铜表面上。利用电力,它可以在不同的自旋状态之间切换,也可以在两个不同的方向(在所谓的低自旋状态)之间切换。扫描隧道显微镜(STM)的尖端在他们的实验中充当硬盘驱动器的读写头。这种设备使分子不仅可以作为存储介质“书写”,还可以通过电力“读取”。

在这些分子可以用作工业水平的数据存储之前,必须进行进一步的研究。事实上,原理的证明使用相当庞大的设置(STM)来展示,并且需要进一步的工作来将这样的分子存储器集成在小芯片上。

出版物:

具有磁阻行为的Cu2N / Cu(100)上Fe III自旋交叉复合物的稳定选择性开关。 Torben Jasper-Toennies,Manuel Gruber,Sujoy Karan,Hanne Jacob,Felix Tuczek和Richard Berndt,Nano Letters 2017 17(11),6613-6619,DOI:10.1021 / acs.nanolett.7b02481
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.7b02481在Au(111)上沉积阳离子FeIII自旋 - 交叉复合物:抗衡离子的影响。 Torben Jasper-Toennies,Manuel Gruber,Sujoy Karan,Hanne Jacob,Felix Tuczek和Richard Berndt,J. Phys。化学。 Lett。,2017,8(7),1569-1573,DOI:10.1021 / acs.jpclett.7b00457
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpclett.7b00457

来源:基尔大学

Copyright © 2017 后二直选45注稳赚 版权所有