Органичните молекули могат да се превърнат в идеален строителен материал за компактни и енергийно ефективни компютри, сензори и квантови системи — информацията в тях се съхранява не под формата на електрически заряд, а чрез превключване на множество молекулни състояния. Проблемът е, че те са твърде крехки за съвременните полупроводникови технологии. Инженери от САЩ намериха начин да заобиколят това ограничение: първо изработиха корпуса на устройството по обичайните методи, а след това внимателно „вмъкнаха“ молекулите в вече готовата структура, като използваха миниатюрни сили в наномащаб — капилярни и ван дер Ваалсови. Процентът на работещите устройства от 1 000 сглобени е 96%.
За производството на електронен уред на базата на молекули е необходимо те да бъдат свързани с металните контакти. Стандартните процеси на литография, ецване и отгряване, които се използват в производството на полупроводници, разрушават органичните и много от неорганичните молекули. Изследователи от Масачузетския технологичен институт предложиха процесът да се раздели на два етапа: първо да се изработи чисто механичната структура (например две метални пластини с междина между тях), а едва след това — да се въведат молекулите и да се затвори контактът.
Използване на силитеВместо да се опитват да „залепят“ молекулите към вече готовите електроди, инженерите са направили горния електрод подвижен. След нанасянето на разтвора с молекули върху структурата той започва да се изпарява и влиза в действие капилярната сила — същата, която кара водата да се издига по стъблото на растението. Тя леко привлича горния електрод надолу, към долния, а молекулите се оказват заклещени между тях. За да се фиксира това състояние, се използва силата на Ван дер Ваалс — слабото привличане между повърхностите, което при правилно изчисление на площите и материалите се оказва достатъчно силно, за да поддържа структурата стабилна, но не толкова силно, че да смаже молекулите.
Екипът е произвел над 1000 устройства с молекулни слоеве с дебелина по-малко от един нанометър. Средният дял на работещите устройства е 96%, което е съпоставимо с промишлените показатели за традиционните чипове. Освен това устройствата издържаха десетки хиляди цикъла на електрическо превключване без признаци на деградация, демонстрирайки готовност за практическо приложение.
Изследователите не се ограничиха само с единични устройства — те създадоха цяла матрица от взаимосвързани молекулни паметни елементи, пише MIT News. Тези масиви могат да послужат като основа за изчислителни системи от нов тип, при които информацията се съхранява не под формата на електрически заряди, а чрез превключване на молекулярни състояния.
В бъдещите планове е тази технология да се използва за създаване на устройства, които едновременно изпълняват изчислителни и сензорни задачи, както и за нови квантови компоненти.