Ученые открыли уникальную молекулу, которая может помочь создать меньшие и более эффективные компьютеры

Фото: Luke Chesser/ Unsplash

Компьютеры не всегда были портативными. С 1980-х годов они стали меньше, легче и лучше оснащенными для хранения и обработки огромных объемов данных. Недавно ученые поделились тем, что открыли самую электропроводящую органическую молекулу в мире, которая может помочь создать еще меньшие и еще более мощные вычислительные устройства. Об этом сообщает Phys.org.

"За последние 50 лет количество транзисторов, которые мы можем разместить на чипе, удваивалось каждые два года, — говорит Кун Ванг, доцент кафедры физики в Колледже искусств и наук Университета Майами, — Но мы быстро достигаем физических пределов для электроники на основе кремния, и становится все сложнее миниатюризировать электронные компоненты, используя технологии, которым полвека".

Это проблема, которую Ванг и другие ученые надеются решить. В частности, они ищут способ проводить электричество без кремния или металла, которые сегодня используются для создания компьютерных чипов. Использование крошечных молекулярных материалов для транзисторов, датчиков и соединительных элементов в электронных микросхемах, имеет ряд преимуществ, особенно в условиях, когда традиционные технологии на основе кремния приближаются к своим физическим и эксплуатационным пределам.

Однако поиск идеального химического состава этой молекулы поставил ученых в тупик. Недавно Ван вместе со своими аспирантами Мехрдадом Шири и Шаоченгом Шеном, а также сотрудниками Джейсоном Азулеем, доцентом Технологического института Джорджии, и Игнасио Франко, профессором Рочестерского университета, нашли решение.

Команда поделилась тем, что, по их мнению, является самой электропроводящей органической молекулой в мире. Их открытие, опубликованное в Журнале Американского химического общества, дает новые возможности для создания меньших и более мощных вычислительных устройств на молекулярном уровне. Молекула состоит из химических элементов, встречающихся в природе — углерода, серы и азота.

"Пока что не существует молекулярного материала, который позволяет электронам проходить через него без значительной потери проводимости", — сказал Ванг. — Эта работа является первой демонстрацией того, что органические молекулы могут позволять электронам мигрировать через них без потерь энергии на расстоянии в несколько десятков нанометров".

Испытания и проверка их уникальной новой молекулы заняли более двух лет.

Работа этой команды показывает, что молекулы стабильны в повседневных условиях окружающей среды и обеспечивают самую высокую возможную электропроводность при беспрецедентной длине. Таким образом, это может проложить путь к тому, чтобы классические вычислительные устройства стали меньше, энергоэффективнее и экономически более выгодными, добавил Ван.

"Уникальность нашей молекулярной системы заключается в том, что электроны пролетают через молекулу, как шар, без потерь энергии, поэтому, теоретически, это самый эффективный способ транспортировки электронов в любой материальной системе. Он не только может уменьшить размеры будущих электронных устройств, но его структура также может обеспечить функции, которые даже не были возможными для материалов на основе кремния", — отметил Ванг.

Аспирантка Шири добавила, что эта молекула является большим скачком к реальным применениям. Поскольку она химически устойчива и стабильна на воздухе, ее можно интегрировать с наноэлектронными компонентами в микросхеме и использовать в качестве электронного провода или соединителя между микросхемами.

Кроме того, материалы, необходимые для создания молекулы, недорогие, и ее можно создать в лаборатории.

"Эта молекулярная система функционирует способом, который невозможен для современных, обычных материалов. Это новые свойства, которые не увеличивают стоимость, но могут сделать вычислительные устройства более мощными и энергоэффективными", — говорит Ванг.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ARDinform