За последнее время область молекулярной электроники добилась весьма значительного прогресса. Недавно ученым удалось создать новые функциональные молекулярные диоды, транзисторы, ячейки памяти и другие аналоги электронных компонентов на молекулярном уровне. Тем не менее, до недавнего времени оставалась нерешенной ключевая проблема – передача и обмен информацией между молекулярными устройствами при комнатной температуре. Отсутствие решения этой задачи препятствует дальнейшему развитию всей области молекулярной электроники. Недавно исследователи из Наньчанского университета (Китай) разработали новое устройство на основе молекул SnCl2Pc, которые способны принимать две строго определённые конформации при взаимодействии с медной поверхностью. Эти две конформации можно интерпретировать как логические значения “1” и “0”, используемые в цифровой логике.
Работа нового устройства базируется на явлении, известном под названием плоскостной молекулярной ориентации (in-plane molecular orientation). Это явление происходит в момент, когда молекула сложного органического соединения “приземляется” на твердую поверхность. Эта адсорбированная поверхностью молекула может принять одну из нескольких ее форм, а множество этих форм можно условно разбить на группы.
“У молекулы, которую мы использовали в экспериментах, имеются две определенные адсорбционные конфигурации в случае ее контакта с медной поверхностью” – рассказывает Ли Ван, профессор физики, – “Мы рассматривает одну (левую) ориентацию молекулы, как логическую 1, а правую ориентацию – как логический 0”.
Группа профессора Ванна обнаружила, что ориентацию одной молекулы можно изменять путем межмолекулярных взаимодействий, изменяя ориентации двух соседних молекул. Несколько таких молекул, расположенных определенным образом друг относительно друга, можно рассматривать как своего рода логический элемент, в котором выходной сигнал зависит от значений двух входных сигналов.
“Мы впервые в истории науки преуспели в реализации передачи сигналов и взаимодействии между отдельными молекулами” – рассказывает профессор Ван, – “Каждая молекула является носителем определенного сигнала, содержащего хранимую или передаваемую информацию. А совокупность молекул, расположенных заданным способом, позволяет выполнять достаточно сложные операции по обработке информации”.
Молекулярные устройства, созданные в лаборатории профессора Ванна, были изготовлены путем последовательной установки каждой молекулы на медное основание. Но для того, чтобы появилась возможность создания подобных молекулярных устройств в промышленных масштабах, потребуется разработка соответствующих методов производства, которые позволят располагать молекулы в заданных местах с высокой точностью, что обеспечит необходимую функциональность межмолекулярных взаимодействий.
В своих дальнейших исследованиях китайские ученые намерены создать ряд новых сложных молекулярных устройств, при помощи которых особенности межмолекулярных взаимодействий будут изучены более тщательно. “И в конце концов мы попытаемся соединить молекулярные устройства разного вида в одну сложную систему, которая сможет выполнять вычисления, подобные вычислениям, которые способны производить обычные электронные устройства” – пишут исследователи.
