عایق‌کاری نانوسیم‌ها و ماشین‌های مولکولی

دانشمندانی از مؤسسه تحقیقات فیزیکی و شیمیایی ژاپن(RIKEN) موفق به ساخت نانوسیم‌های الکتریکی با ضخامت یک نانومتر شده‌اند که روی آنها لایه‌ای از عایق قرار دارد. با این کار دانشمندان یک قدم در مسیر توسعه افزاره‌های حافظه‌ای ابرچگال و ماشین‌های مولکولی، و تبدیل به واقعیت‌ کردن آنها نزدیک‌ترگشته‌اند.

دانشمندانی از مؤسسه تحقیقات فیزیکی و شیمیایی ژاپن(RIKEN) موفق به
ساخت نانوسیم‌های الکتریکی با ضخامت یک نانومتر شده‌اند که روی آنها لایه‌ای
از عایق قرار دارد. با این کار دانشمندان یک قدم در مسیر توسعه افزاره‌های
حافظه‌ای ابرچگال و ماشین‌های مولکولی، و تبدیل به واقعیت‌ کردن آنها نزدیک‌ترگشته‌اند.

این محققان در فرایندی که شامل ترکیبی از مولکول‌های آلی رسانا و نارساناست،
به گونه‌ای که خودشان را در یک پیکربندی مطلوب منظم می‌کنند، توانستند
بلورهای نانوسیمی عایق‌بندی‌شده را رشد دهند.

درست است که دانشمندان در گذشته موفق به ساخت نانوسیم‌هایی از نانولوله‌های
کربنی، فلزات و سایر مواد شده‌اند، ولی چالش بزرگ باقی‌مانده، نحوه عایق‌کاری
این سیم‌های ریز برای قابل استفاده بودنشان در مدارهای مجتمع است، تا از
ایجاد اتصال کوتاه جلوگیری شود. چالش دیگری هم وجود دارد و آن گسترش فناوری
است که بتواند این نانوسیم‌ها را در یک آرایه منظم قرار دهد.

محققان RIKEN با توسعه یک فرایند رشد نانوسیم که از مشتقات تتراثیافول
والن(TTF) – یک مولکول آلی که رسانای الکتریکی است – و مولکول‌های خنثی ـ
که شامل ید نارسانا(HFTIEB) هستند و می‌توانند به‌صورت خودآرا به بلورهای
نانوسیمی عایق‌بندی‌شده تبدیل شوند ـ توانستند بر این چالش‌ها فایق آیند.
این محققان که با موفقیت این نانوسیم‌ها را داخل الگوهای منظم، نظم‌دهی
کرده‌اند؛ توانستند با کنترل ساختار بلوری، ساخت نانوسیم‌های دو- رسانا و
نیز عایق‌کاری آنها با ضخامت‌های مختلف را نشان دهند. نتایج به دست‌آمده
نشان می‌دهد که به‌زودی امکان مهندسی این نانوسیم‌های عایق‌بندی‌شده، در
کاربردهای عملی ممکن خواهد شد.

این محققان می‌گویند که نانوسیم‌های عایق‌بندی‌شده RIKEN، قابلیت استفاده
به‌عنوان یک مؤلفه اساسی در محیط‌های ذخیره‌سازی سه‌بعدی ابرچگال ـ که
برمبنای آرایه‌های حافظه‌ای مولکولی هستند ـ را دارند. آنها نشان داده‌اند
که افزاره‌های حافظه‌ای ساخته‌شده با این فناوری، قادر به ذخیره صد
پتابایت(صد میلیون گیگابایت) داده در هر سانتی‌متر مکعب است که این مقدار
حدود۴۰۰ هزار برابر بیشتر از حافظه هارد رایانه‌های رومیزی امروزی(GB250)
است که به ‌اندازه یک حبه قند است. این محققان اضافه کردند که با استفاده
از این فناوری در مدارهای منطقی، انقلابی در صنعت الکترونیک ایجاد خواهد
شد.

این محققان نتایج کار خود را با عنوان «جلدگیری نانوسیم‌های رسانا با
شبکه‌های عایق‌کاری ابرمولکولی بر اساس کاتیون‌های آزاد آلی» در مجله
ACSNano منتشر کرده‌اند.