Вчені відкрили унікальну молекулу, яка може допомогти створити менші та ефективніші комп'ютери

Про це повідомляє Phys.org.

"За останні 50 років кількість транзисторів, які ми можемо розмістити на чіпі, подвоювалася кожні два роки, — каже Кун Ванг, доцент кафедри фізики в Коледжі мистецтв і наук Університету Маямі. — Але ми швидко досягаємо фізичних меж для електроніки на основі кремнію, і стає все складніше мініатюризувати електронні компоненти, використовуючи технології, яким півстоліття".

Це проблема, яку Ванг та інші вчені сподіваються вирішити. Зокрема, вони шукають спосіб проводити електрику без кремнію або металу, які сьогодні використовуються для створення комп'ютерних чіпів. Використання крихітних молекулярних матеріалів для транзисторів, датчиків та з'єднувальних елементів в електронних мікросхемах, має низку переваг, особливо в умовах, коли традиційні технології на основі кремнію наближаються до своїх фізичних та експлуатаційних меж.

Однак пошук ідеального хімічного складу цієї молекули поставив вчених у глухий кут. Нещодавно Ван разом зі своїми аспірантами Мехрдадом Ширі та Шаоченгом Шеном, а також співробітниками Джейсоном Азулеєм, доцентом Технологічного інституту Джорджії, та Ігнасіо Франко, професором Рочестерського університету, знайшли рішення.

Команда поділилася тим, що, на їхню думку, є найбільш електропровідною органічною молекулою у світі. Їхнє відкриття, опубліковане в Журналі Американського хімічного товариства, дає нові можливості для створення менших і потужніших обчислювальних пристроїв на молекулярному рівні. Молекула складається з хімічних елементів, що зустрічаються в природі — вуглецю, сірки та азоту.

"Поки що не існує молекулярного матеріалу, який дозволяє електронам проходити через нього без значної втрати провідності", — сказав Ванг. — Ця робота є першою демонстрацією того, що органічні молекули можуть дозволяти електронам мігрувати через них без втрат енергії на відстані в кілька десятків нанометрів".

Випробування та перевірка їхньої унікальної нової молекули зайняли більше двох років.

Робота цієї команди показує, що молекули стабільні в повсякденних умовах навколишнього середовища і забезпечують найвищу можливу електропровідність при безпрецедентній довжині. Таким чином, це може прокласти шлях до того, щоб класичні обчислювальні пристрої стали меншими, енергоефективнішими та економічно вигіднішими, додав Ван.

"Унікальність нашої молекулярної системи полягає в тому, що електрони пролітають через молекулу, як куля, без втрат енергії, тому, теоретично, це найефективніший спосіб транспортування електронів у будь-якій матеріальній системі. Він не тільки може зменшити розміри майбутніх електронних пристроїв, але його структура також може забезпечити функції, які навіть не були можливими для матеріалів на основі кремнію", — зазначив Ванг.

Аспірантка Ширі додала, що ця молекула є великим стрибком до реальних застосувань. Оскільки вона хімічно стійка і стабільна на повітрі, її можна інтегрувати з наноелектронними компонентами в мікросхемі і використовувати в якості електронного дроту або з'єднувача між мікросхемами.

Крім того, матеріали, необхідні для створення молекули, недорогі, і її можна створити в лабораторії.

"Ця молекулярна система функціонує у спосіб, який неможливий для сучасних, звичайних матеріалів. Це нові властивості, які не збільшують вартість, але можуть зробити обчислювальні пристрої більш потужними та енергоефективними", — каже Ванг.

Нагадаємо, вчені відкрили нову важливу молекулу, яка може лікувати печінку та ожиріння. Майбутні дослідження спрямовані на вивчення регуляції взаємодії мікробів і господарів при різних захворюваннях, від хронічного запалення до раку.

Зокрема, Фокус раніше писав, що вдалося відтворити молекулу антибіотика, виявлену в кратері вулкана. Це може зробити прорив у боротьбі з інфекціями.