Новости

28 июня, 2023 14:34

Синтезированы «управляемые» химические соединения для электроники будущего

Российские ученые получили металлорганические соединения с переключаемыми магнитными свойствами. Входящие в их состав ионы металлов способны обратимо менять спиновое состояние в ответ на внешние воздействия, а следовательно, кодировать один бит информации в одной молекуле. Технология поможет в разработке устройств памяти с большей емкостью, а также еще на один шаг приблизит исследователей к созданию полноценного квантового компьютера из молекулярных материалов. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Molecules.
Участник проекта, поддержанного грантом РНФ, научный сотрудник Игорь Никовский в процессе синтеза. Источник: Юлия Нелюбина

Существующие компьютерные процессоры практически достигли «потолка» своей производительности. Они работают с транзисторами — приборами для усиления и преобразования сигналов — минимально возможного размера. Поэтому, чтобы увеличить мощность процессоров будущего, специалисты обращаются к молекулярным материалам, которые могут находиться в одном из двух состояний, например, отличающихся числом неспаренных электронов у входящих в их состав атомов. Эти состояния называют спиновым, и они чем-то похожи на двоичную систему кодирования информации при помощи «0» и «1». Опираясь на такую аналогию, ученые пришли к выводу, что за счет переключения между спиновыми состояниями при помощи некоторого внешнего воздействия можно в одной молекуле хранить один бит информации.

Однако для того, чтобы использовать переход между спиновыми состояниями, нужно научиться им управлять. В этом способны помочь комплексы металлов — соединения, в которых ионы металла помещены в «шубу», состоящую из органических молекул — лигандов. Воздействуя на органические лиганды, можно активировать «переключение» иона металла под влиянием внешних факторов (температуры, света и других), тем самым меняя и фиксируя его спиновое состояние.


Руководитель и участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Юлия Нелюбина и Игорь Никовский в ходе обсуждения результатов эксперимента. Источник: Юлия Нелюбина

Ученые из Института элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова (Москва) предложили новый способ соединения комплексов металлов в периодическую металлорганическую решетку, при котором отрыв электрона от иона металла происходит одновременно с отрывом протона от органического лиганда. Это позволило ученым впервые создать такую решетку, в которой роль «узлов» выполняют комплексы металлов, способные обратимо менять спиновое состояние под действием температуры. Для этого авторы придумали новый синтетический подход по принципу «смешал и забыл» при использовании ионов серебра в качестве «клея», соединяющего «узлы» между собой. Спиновым переходом в таких металлорганических решетках в дальнейшем можно будет управлять, изменяя структуру молекулярных комплексов металлов и способ их соединения между собой.

«Мы предложили новый принцип конструирования материалов с переключаемыми магнитными свойствами, которыми можно управлять. Подобные комплексы могут использоваться для хранения информации на носителях нового поколения. Потенциально каждая молекула такого соединения способна хранить один бит информации, что в перспективе может привести к появлению устройств хранения информации с практически неограниченной емкостью», — подытожила руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Юлия Нелюбина, доктор химических наук, заведующий лабораторией «Центр исследования строения молекул» Института элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова.
Если вы хотите стать героем публикации и рассказать о своем исследовании, заполните форму на сайте РНФ
18 июня, 2024
Минералоги СПбГУ нашли на острове Диско возможный источник фосфора для возникновения первых живых организмов
Ученые Санкт-Петербургского университета изучили вулканические породы с самородным железом с остро...
17 июня, 2024
Сверхкороткие световые импульсы сделали оптически однородный материал «ловцом» света
Ученые предложили использовать сверхкороткие световые импульсы — длительностью квадриллионные доли...