استفاده از مولکول‌های منفرد بجای سلول‌های حافظه‌ای مغناطیسی

استفاده از مولکول‌های منفرد بجای سلول‌های حافظه‌ای مغناطیسی یا الکترونیکی فناوری ذخیره اطلاعات را متحول خواهد کرد، زیرا حافظه‌های مولکولی می‌توانند هزار برابر کوچک‌تر باشند. دانشمندان دانشگاه کیل قدم بزرگی در راستای ساخت چنین حافظه‌های ذخیره مولکولی برداشته‌اند. آنها موفق به سوئیچ گزینشی خاصیت مغناطیسی مولکول‌های منفرد، معروف به کمپلکس‌های تقاطع- اسپینی، با استفاده از الکترون‌ها شده‌اند.

تصویر رایانه‌ای از مولکول تقاطع- اسپینی که برای انجام آزمایش‌ها روی سطح طلا استفاده می‌شود و تصاویر میکروسکوپ تونل‌زنی روبشی از حالت‌های مختلف اسپینی آن.

این مطالعه بین‌رشته‌ای قسمتی از پروژه «توابعی با سوئیچینگ» است که از سوی بنیاد پژوهشی آلمان (DFG) سرمایه‌گذاری شده است. این نتایج اثبات می‌کند که ذخیره اطلاعات در مولکول‌ها از لحاظ تکنیکی امکان‌پذیر است.

پروفسور ریچارد برنت از موسسه فیزیک تجربی و کاربردی دانشگاه کیل که رهبر این پروژه است توضیح می‌دهد: «از لحاظ اصولی می‌توان اطلاعات را در یک مولکول واحد ذخیره کرد. با اینحال، تکنیک‌هایی که بتوانند چنین رهیافتی را عملی کنند، بتازگی در حال توسعه هستند.» او ادامه داد که از ۱۹۸۰ دانشمندان قادر به تصویربرداری مولکول‌های واحد روی سطوح با میکروسکوپ تونل‌زنی روبشی هستند. هدف پروژه اخیر کنترل مشخصات مولکول‌های واحد بمنظور تسهیل در کاربردهای تکنیکی آینده است.

پروژه «توابعی با سوئیچینگ» در دانشگاه کیل یک پروژه بزرگ است که درگیر این نوع پژوهش‌ها است و هدف آن ساخت ماشین‌های مولکولی است. مطالعه حاضر روی مغناطیس مولکول‌ها تمرکز دارد. دکتر تیروانشرلی گوپاکومار که مجری این مطالعه است، با استفاده از یک میکروسکوپ تونل‌زنی روبشی قادر به سوئیچ مولکول‌های منفرد بین دو حالت مغناطیسی شد. علی‌رغم چگالی بالای یک لایه مولکولی، او قادر به هدفگیری مولکول‌های منفرد برای انجام سوئیچینگ بود.

برنت می‌گوید: «گروه‌های پژوهشی زیادی در حال تلاش برای کنترل مشخصات مغناطیسی مولکول‌ها هستند. این مطالعات ما را یک قدم جلوتر برده است.» این مولکول‌ها (کمپلکس‌های تقاطع- اسپینی) در موسسه شیمی معدنی دانشگاه کیل ساخته شدند. پروفسور فلیکس توچک، رئیس این گروه پژوهشی، بیان کرد: «حتی اگر زمان زیادی برای یافت مولکول‌های مناسب صرف شود بازهم ما از نتیجه آن خوشحال خواهیم شد.»

قدم بعدی این گروه استفاده از روشی است که به دانشمندان اجازه سوئیچ مولکول‌ها با نور به جای الکترون‌ها در دماهای بالاتر را بدهد. این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Angewandte Chemie منتشر کرده‌اند.