ایجاد سوئیچ پلاسمونیک با استفاده از ماشین‌‌های مولکولی

یکی از محققان دانشگاه Penn State که یک سوئیچ پلاسمونیک را توسعه داده است، می‌گوید پلاسمونیک (یک جایگزین محتمل برای راهبردهای محاسباتی موجود) می‌تواند راه را برای توسعه نسل بعدی رایانه‌ها که نسبت به سیستم‌های مبتنی بر الکترونیک سریع‌تر بوده و اطلاعات بیشتری را می‌توانند در خود ذخیره کنند، فراهم آورد؛ این رایانه‌های جدید کوچک‌تر از سیستم‌های اُپتیکی خواهند بود.

یکی از محققان دانشگاه Penn State که یک سوئیچ پلاسمونیک را توسعه داده است، می‌گوید پلاسمونیک (یک جایگزین محتمل برای راهبردهای محاسباتی موجود) می‌تواند راه را برای توسعه نسل بعدی رایانه‌ها که نسبت به سیستم‌های مبتنی بر الکترونیک سریع‌تر بوده و اطلاعات بیشتری را می‌توانند در خود ذخیره کنند، فراهم آورد؛ این رایانه‌های جدید کوچک‌تر از سیستم‌های اُپتیکی خواهند بود.

تونی جون هوآنگ، استاد علوم و مهندسی مکانیک می‌گوید: «اگر پلاسمونیک درک شود، در آینده مداراتی به اندازه مدارات الکترونیکی امروز خواهیم داشت که ظرفیت آنها یک میلیون برابر بیشتر خواهد بود. پلاسمونیک سرعت و ظرفیت فتونیک را با اندازه کوچک مدارات الکترونیکی ترکیب می‌کند.»

در حال حاضر می‌توان مدارات الکترونیکی کوچک را تولید کرد، اما ظرفیت این مدارها و سرعت انتقال اطلاعات در آنها محدود است. مدارت اُپتیکی اطلاعات را با سرعت نور جابه‌جا می‌کنند، اما اندازه آنها بزرگ بوده و توسط طول موج نور محدود می‌شود. پلاسمونیک از مزیت هر دو استفاده کرده و می‌تواند با استفاده از سطح ابزار، نور و الکترون را به طور همزمان منتقل نماید.

تیم هوآنگ با استفاده از روتاکسان‌های قابل سوئیچ‌زنی دوپایا، یک سوئیچ پلاسمونیک تولید نموده‌اند. روتاکسان‌ها مولکول‌های پیچیده‌ای هستند که دارای شکل دمبل‌مانند بوده و یک یا چند حلقه دور محور آن قرار دارند. گاهی اوقات به آنها ماشین‌های مولکولی نیز می‌گویند. حلقه‌ای که دور محور دمبل قرار دارد می‌تواند از یک سو به سوی دیگر آن حرکت کرده و یا حول محور آن بچرخد. تغییر شکل این مولکول، اساس عملکرد سوئیچ پلاسمونیک است.

این محققان ماشین‌های مولکولی خود را روی نانودیسک‌های طلایی ساخته شده روی شیشه متصل کردند. این اتصال با استفاده از گروه‌های عاملی دی‌سولفید صورت گرفت. این مولکول‌های دمبلی شکل دو نقطه روی محور خود دارند که با دو ماده شیمیایی مختلف تجهیز شده‌اند. حلقه دور محور، ابتدا کنار یکی از این نقاط تجهیزشده قرار می‌گیرد. با اکسید شدن این ماده شیمیایی، حلقه از آن دفع شده و به سمت نقطه تجهیز‌شده دوم حرکت می‌کند. این حرکت موجب ایجاد عملکرد سوئیچ‌زنی می‌شود. این فرایند برگشت‌پذیر است و حلقه می‌تواند دوباره به محل اولیه خود برگردد. زمانی که مولکول حرکت می‌کند، رزونانس پلاسمون سطحی در آن نقطه کوچک از سطح که مولکول به آن متصل است، تغییر می‌کند. این تغییر همان چیزی است که سیگنال را به مدار می‌فرستد. سوئیچ پلاسمونیکی که هوآنگ و گروهش توسعه داده اند، هنوز داخل یک مدار قرار نگرفته است.

هوآنگ می گوید: «ما هنوز در آغاز کار قرار داریم. ایجاد یک مدار پلاسمونیکی احتمالاً ۵ سال دیگر طول خواهد کشید».