Kielin yliopiston kemistit ja fyysikot yhdistivät voimansa kollegoiden kanssa Ranskasta ja Sveitsistä suunnitellakseen ja käyttämään yksittäisien molekyylien spinkytkimiä. Äskettäin kehitetyillä molekyyleillä on vakaat spintilat ja eivätkä ne menetä toimivuuttaan pinnoille adsorboituneena.
Spintroniikka käyttää elektronien spiniä tunnistukseen, informaation tallennukseen, siirtoon ja käsittelyyn. Mahdollisia etuja ovat haihtumattomuus, parempi datan käsittelynopeus, vähentynyt sähkönkulutus ja suuremmat integraatiotiheydet verrattuna tavanomaisiin puolijohdelaitteisiin.
Molekyylispintroniikan tavoitteena on edelleen äärimmäinen askel kohti spintroniikan miniatyroitumista. Siinä pyritään hallitsemaan aktiivisesti yksittäisten molekyylien spin-tilaa.
Uusien yhdisteiden spin-tilat ovat stabiileja useita päiviä. - Tämä saavutetaan suunnittelutempulla, joka muistuttaa tietokoneiden perustavanlaatuisia elektronisia piirejä eli kiikkuja, ns. flip-floppeja. Bistabiilisuus tai kytkentä (välillä 0-1) toteutetaan silmukoimalla lähtösignaali takaisin tuloon, toteaa fyysikko Manuel Gruber Kielen yliopistosta.
Uusilla molekyyleillä on kolme ominaisuutta, jotka on kytketty toisiinsa esitetyssä takaisinkytkentäsilmukassa: niiden muoto (tasomainen tai litteä), kahden alayksikön läheisyys, jota kutsutaan koordinaatioksi (kyllä tai ei), ja spintila (spin ylös tai spin alas).
Siten molekyylit lukittuvat joko toiseen tai toiseen tilaan. Sublimoituneena ja saostuessaan hopeapinnalle kytkimet itsekoostuvat erittäin järjestyneiksi ryhmiksi. Jokaista ryhmän molekyyliä voidaan osoittaa erikseen skannaustunnelointimikroskoopilla ja kytkeä tilojen välillä käyttämällä positiivista tai negatiivista jännitettä.
- Uusi spin-kytkin antaa meille mahdollisuuden toteuttaa yhdellä molekyylillä sen mikä vaatii useita komponentteja, kuten transistoreita ja vastuksia tavanomaisessa elektroniikassa. Tämä tarkoittaa suurta askelta kohti elektroniikan edelleen pienentämistä, tohtorit Manuel Gruber ja Rainer Herges selittävät. Seuraava askel on lisätä yhdisteiden monimutkaisuutta yhä hienostuneempien toimintojen toteuttamiseksi.
Molekyylit ovat pienimpiä rakenteita, joita voidaan suunnitella ja rakentaa atomien tarkkuudella ja ennustettavilla ominaisuuksilla. Niiden reaktio sähköisiin tai optisiin ärsykkeisiin ja räätälöity kemiallinen ja fysikaalinen toiminnallisuus tekevät niistä ainutlaatuisia ehdokkaita kehitettäessä uuden luokan rakenteita, kuten hallittavissa olevia pintakatalyyttejä tai optisia laitteita.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 16.1.2020
Saksalaislähtöinen Ubitium on kehittänyt innovatiivisen prosessoriarkkitehtuurin, joka yhdistää eri suorittimien (CPU, GPU, DSP, FPGA) toiminnot yhteen siruun. Yrityksen mukaan tämä uusi RISC-V-arkkitehtuuriin perustuva ratkaisu mullistaa yli 50 vuotta vanhan suorittimien suunnittelun.
Moni uusi sähköauton omistaja kokee toimintasädeahdistusta. Tätä ongelmaa autonvalmistajat voivat helpottaa siirtymällä piipohjaista IGBT-piireissä piikarbidiopohjaisiin siruihin. auton vetoinvertterissä.
