Молекула ведет к прорыву в том, как хранятся данные

Ученые из Института Бернала Университета Лимерика помогли обнаружить молекулу, которая может оказать существенное влияние на способ хранения и обработки данных.

Исследователи UL обнаружили, что простая металлорганическая молекула может выходить за рамки простой двоичной (0 — ВЫКЛ, 1 — ВКЛ) вычислительной логики и фактически может переключаться между тремя различными долгоживущими состояниями.

Эта первая демонстрация троичного устройства «молекулярного светофора» могла бы обеспечить низкоэнергетические средства хранения и обработки неструктурированных «больших данных», необходимых для Интернета вещей (IoT) и искусственного интеллекта (AI).

Дэмиен Томпсон, доцент по физике в UL, который возглавляет исследовательскую группу по разработке материалов для прогнозирования в Институте Бернала, доказал, используя самые современные компьютерные симуляции, выполненные на ирландском Центре суперкомпьютеров высоких технологий, что удивительно стабильное третье состояние стало возможным благодаря неравному распределению электронов между различными сторонами молекулы.

Исследование решает 50-летнюю загадку в физике.

Работа, опубликованная сегодня в журнале Nature Nanotechnology , является результатом международного сотрудничества с Национальным университетом Сингапура (NUS), Индийской ассоциацией развития науки (IACS) и Техасским университетом A & M (TAMU).

Устройство было концептуализировано и разработано в NUS профессором Т. Венкатесаном и его постдокторским исследователем, доктором Сретошем Госвами, на основе молекулярного комплекса, обнаруженного профессором Сребрата Госвами из МАКО в Калькутте. Профессор Стэнли Уильямс, директор-основатель Научно-исследовательской лаборатории квантовых наук в Hewlett-Packard, а теперь и в TAMU, разработал новую парадигму устройства на основе недавно обнаруженных электрических свойств.

Научный фонд ирландский ученый и ведущий теоретик в проекте Профессор Томпсон объяснил, что «большие данные» — это ахиллесова пята вычислительной техники следующего поколения, требующая все более высокой плотности вычислений, что означает, что для современных двоичных устройств огромные требования к питанию непрактично сложное изготовление компонентов и / или замысловатые схемы схем.

«Здесь нам удалось выйти за рамки отраслевых дорожных карт, найдя тройное резистивное запоминающее устройство с тремя состояниями, которые хорошо отделены друг от друга с точки зрения проводимости и, что не менее важно, отлично работают в течение нескольких недель подряд», — пояснил он. Профессор Томпсон.

«Уловка этого первого коммерчески жизнеспособного многоуровневого вычислительного устройства — это слегка загадочное физическое явление, называемое« диспропорционирование заряда »или нарушение симметрии, которое мы доказали с помощью компьютерного моделирования», — добавил он.

Профессор Луук ван дер Вилен, директор Института Бернала, сказал, что исследование «оказало большое влияние и укрепляет стремление Института Бернала воздействовать на мир на основе передовой науки во все более интернациональном контексте.

«Это продолжение ведущего в мире вклада ученых из Бернала в область прогнозного моделирования материалов», — добавил он.

Профессор Шон Аркинс, декан по науке и технике в UL, сказал: «Исследователи из физического факультета UL продолжают разрабатывать органические материалы для электрических применений, и эта работа ставит их на передний план молекулярной нанотехнологии».

Профессор Томпсон отметил, что ученые давно заметили, что некоторые материалы могут «дышать» в электрическом или магнитном поле, и иногда электронное облако вокруг молекул может потерять свою симметрию.

«Это до сих пор оставалось академическим курьезом, и до сих пор ему не хватало технологической значимости, потому что это всегда было связано с большим изменением температуры или давления», — сказал он.

«Тогда как здесь третье асимметричное состояние создается просто путем пропускания тока через устройство, и оно сохраняется в широком температурном диапазоне (от -100 до +100 ° C), поэтому оно подходит для большинства традиционных вычислений, а также для будущих приложений, возникающих из симбиоз между физикой, вычислительной техникой и биологией.

«В этом новом материале ионы пульсируют взад-вперед между различными сайтами связывания на молекулах, что открывает третье состояние, делая его энергетически доступным и технологически эксплуатируемым», — добавил он.

---

Источник истории:

Материалы предоставлены Университетом Лимерика . Примечание: содержание может быть отредактировано по стилю и длине.

---

Ссылка на журнал :

1. Сритош Госвами, Санти П. Рат, Дэмиен Томпсон, Сванте Хедстрём, Минакши Аннамалай, Раджиб Праманик, Б. Роберт Илич, Сумья Саркар, Сону Худа, Кристиан А. Нихуис, Дженс Мартин, Р. Стэнли Уильямс, Срибра Госкансат, , Заряд непропорционального молекулярного окислительно-восстановительного потенциала для дискретного мемристивного и мемкапактивного переключения . Природная нанотехнология , 2020; DOI: 10.1038 / s41565-020-0653-1