پرده‌برداری IBM از دو پیشرفت بزرگ در فناوری‌نانو

اخیراً IBM خبر از دو موفقیت علمی مهم در زمینه فناوری‌نانو داده‌است که در آینده نزدیک می‌توانند منجر به انواع جدیدی از افزاره‌ها و ساختارهای ساخته‌شده ‌از چند اتم یا مولکول گردند.

اخیراً IBM خبر از دو موفقیت علمی مهم در زمینه
فناوری‌نانو داده‌است که در آینده نزدیک می‌توانند منجر به انواع جدیدی از
افزاره‌ها و ساختارهای ساخته‌شده ‌از چند اتم یا مولکول گردند.

گزارش این موفقیت‌ها در مجله Science چاپ شده‌است. در گزارش اول دانشمندان
IBM در مورد پیشرفت بزرگی در پروب ‌کردن خاصیت ناهمسانگری مغناطیسی اتم‌های
منفرد توضیح می‌دهند؛ این اندازه‌گیری بنیادی از آنجا که می‌تواند توانایی
اتم را در ذخیره‌سازی اطلاعات نشان دهد، دارای نتایج فنی مهمی است. قبل از
این گزارش کسی موفق به ‌اندازه‌گیری ناهمسانگری مغناطیسی تک اتم نشده‌است.

این توانایی ذخیره اطلاعات می‌تواند منجر به ذخیره ۳۰
هزار فیلم طولانی و یا محتوایی با میلیون‌ها قطعه ویدئویی که دارای
داده‌های هزار تریلیون بیتی است، در افزاره‌ای به اندازه یک iPod شود.
 محققان IBM با استفاده از میکروسکوپ تونلی روبشی(STM) ویژه IBM، توانستند
اتم‌های منفرد آهن را با نظم خاص و با دقت ااتمی روی سطح مسی قرار دهند و
پس از آن جهت‌گیری و قدرت ناهمسانگری مغناطیسی اتم‌های منفرد آهن را تعیین
کردند.
ناهمسانگری یک خاصیت مهم برای ذخیره‌سازی اطلاعات است؛ زیرا تعیین می‌کند
که آیا یک آهن‌ربا می‌تواند در یک جهت خاص قرار بگیرد یا نه و این عمل
معادل “۰” و “۱” در رایانه ‌است.
ژیان – لوکابونا، مدیر علم و فناوری در مرکز تحقیقات آلمادن IBM در سان
جوزه، کالیفورنیا، گفت: “یکی از چالش‌های اصلی صنعتIT کوچک کردن اندازه بیت
و افزایش دادن ظرفیت است. ما هم‌اکنون یک قدم به فهم چگونگی ذخیره‌سازی
داده‌ها در ابعاد اتمی رسیده‌ایم و دریافته‌ایم که خواص مغناطیسی ویژه
اتم‌ها می‌تواند سنگ‌بنای پیشرفت در ذخیره‌سازی کاراتر اطلاعات باشد.

در گزارش دوم محققان IBM از اولین سوئیچ تک‌مولکولی که می‌تواند بدون
اشتباه و خرابی کار کند، خبر می‌دهند. این قدم مهم می‌تواند در ساخت عناصر
رایانه‌ای با مقیاس مولکولی که بسیار کوچک‌تر، سریع‌تر و کم‌مصرف‌تر هستند
به کار گرفته ‌شده‌ و علاوه ‌بر این فرایند سوئیچ زنی در یک مولکول منفرد،
آنها اعلام کرده‌اند که می‌توان از اتم‌های داخل یک مولکول برای سوئیچ
اتم‌های دیگر مولکول همسایه استفاده کرد و این خصلت نشان‌دهنده یک عنصر
منطقی جدید خواهد بود.
 این محققان با استفاده از دو اتم هیدروژن در داخل
مولکول آلی نفتالوسیانین توانستند توانایی یک مولکول را در نشان دادن وضعیت
“روشن” و “خاموش” را نشان دهند.
با کوچک‌تر کردن سوئیچ‌ها می‌توان به مدارهای کوچک‌تری رسید که آن هم
به‌نوبه خود به افزایش عملکرد و سرعت رایانه‌ها می‌انجامد. این سوئیچ‌های
مولکولی روزی خواهند توانست تراشه‌های رایانه‌ای بسازند که از سریع‌ترین
ابررایانه‌های امروزی هم سریع‌تر است و در عین حال بسیار کوچک‌تر نیز
هستند.
قدم ‌بعدی این محققان استفاده از این مولکول‌ها در داخل مدار و درک چگونگی
ارتباط شبکه‌ای آنها در یک تراشه مولکولی است. این کار هنوز در آغاز راه
‌است و پیچیدگی ساختار سه‌بعدی مولکول‌ها و تغییر شکل آنها در حین
سوئیچ‌زنی باعث می‌شود که قرار دادن آنها در سطح و حفظ کارایی آنها ب‌
عنوان یک عنصر رایانه‌ای بسیار مشکل باشد.
به‌رغم این مشکلات، سوئیچ‌های ساخته‌شده‌ به دست محققان IBM بسیار مناسب،
جای‌گزیده و قابل برگشت هستند و هیچ تغییر شکلی از خود نشان نمی‌دهند؛ لذا
می‌توانند به‌عنوان عنصر ساختاری افرازه‌های مولکولی پیچیده‌تر استفاده
شوند.

این محققان IBM در حین مطالعه ارتعاش‌های مولکولی نفتالوسیانین به‌صورت
اتفاقی پی به خاصیت سوئیچ‌زنی آن ‌شدند و از آن به بعد نوع مطالعات خود را
تغییر دادند.