ذخیره اطلاعات در مولکول‌های منفرد

حافظه مولکولی یا بعبارتی فناوری‌ای که می‌تواند اطلاعات را در مولکول‌های منفرد ذخیره نماید، ‏موجب افزایش هزاربرابریِ تراکم ذخیره‌سازی می‌شود. ‏

دیدگاه‌های گذشته در ارتباط با ‏حافظه مولکولی، بر سیستم‌های فیزیکی که تا نزدیکی صفر مطلق سرد شده‌اند، تکیه داشتند. ‏اکنون یک گروه تحقیقاتی بین‌المللی به رهبری جاگادیش مادورا از دانشگاه ‏MIT، دیدگاه ‏جدیدی از حافظه مولکولی را شرح داده است که نزدیک نقطه انجماد آب (که در بیان ‏فیزیکی بعنوان «دمای اتاق» تعبیر می‌شود) کار می‌کند.
 ‏
برخلاف روش‌های گذشته که مولکول‌های ذخیره‌کننده بین دو الکترود فرومغناطیسی قرار ‏می‌گرفتند، در روش جدید تنها یک الکترود فرومغناطیس نیاز است. استفاده از یک الکترود ‏بعلاوه‌ شکل این مولکول‌های ذخیره‌کننده، می‌تواند فرآیند ساخت را بسیار آسان کند.
 ‏
این محققان، لایه نازکی از گرافن را بر روی یک الکترود فرومغناطیس رسوب داده و ‏سپس الکترود فرومغناطیس دوم را بر روی آن قرار دادند (ساختار استاندارد حافظه‌های ‏مغناطیسی). ایده این روش یک تغییر نسبی در جهت‌گیری مغناطیسی الکترودها است که ‏سبب جهش ناگهانی در هدایت الکتریکی در قطعات می‌شود. این دو خاصیت متفاوت ‏هدایت الکتریکی، معرفِ منطق دودویی ۰ و ۱ هستند.
 ‏

filereader.php?p1=main_3f2489ac1a2b32c71
این مولکول‌های جدید تحت عنوان «قطعات گرافن» ‏شناخته می‌شوند، به این دلیل که حاوی صفحات تختی از ‏کربن هستند (که به مولکول‌های روی متصل شده‌اند). این ‏حالت، جهت‌گیری گرافن‌ها را در حین لایه‌نشانی آسان‌تر ‏کرده که می‌تواند ساخت حافظه‌های مولکولی را تسهیل ‏کند. ‏

پژوهشگران ‏MIT‏ با کمال تعجب نه یک، بلکه دو جهش را در هدایت اندازه‌گیری ‏کردند. این امر نشان می‌دهد که این الکترودها مستقلا هدایت الکتریکی قطعات را تغییر ‏می‌دادند. مادورا اشاره دارد: «با توجه به دانش معمول، این اتفاق نباید رخ دهد.»

برای تایید این کشف، این محققان آزمایش را مجدد انجام دادند. اما این بار به جای ‏استفاده از دو الکترود فرومغناطیس، از یک الکترود فرومغناطیس و یک الکترود از جنس ‏فلزی عادی استفاده کردند. تنها هدف این محققان اندازه‌گیری جریان عبوری از این مولکول ‏بود. مانند حالت قبل، جهش در هدایت الکتریکی باز هم اتفاق افتاد. ‏

مادورا افزود: «توانایی تغییر هدایت الکتریکی مولکول‌ها تنها با استفاده از یک الکترود، ‏می‌تواند ساخت حافظه مولکولی را به میزان چشم‌گیری آسان کند. الکترود پایینی سلول ‏حافظه‌ای، می‌تواند در یک لایه کاملا تخت لایه‌نشانی شده و مولکول‌های ذخیره‌کننده لایه ‏بالایی را شکل دهد. اما اگر الکترود بالایی بر روی آن قرار داده شود، مولکول‌هایش تمایل ‏دارند با مولکول‌های ذخیره‌کننده واکنش دهند. اگر الکترود مغناطیسی باشد، این واکنش ‏می‌تواند عملکرد سلول را به خطر اندازد، این در حالی است که استفاده از الکترود فلزی مانع ‏از این اتفاق می‌شود.» ‏

شکل این مولکول‌ها نیز می‌تواند ساخت مولکول حافظه را آسان‌تر نماید. بطور معمول، ‏مولکول‌های حافظه آزمایشی شامل پنج یا شش لایه مولکول هستند که بین الکترودها قرار ‏گرفته‌اند. اگر این مولکول‌ها به درستی ردیف شده باشند، نوسانات زیادی را در هدایت ‏الکتریکی نشان خواهند داد، اما اگر به درستی ردیف نشوند، این طور نخواهد بود. اطمینان از ‏چینش صحیح مولکول‌ها فرآیند چالش برانگیز دیگری است.
 ‏
این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی ‏Nature‏ منتشر کرده‌اند.‏