Пятиатомный переключатель — предвестник сверхплотной памяти

В одном из самых микроскопических среди известных коммутаторов, пять атомов выполняют сложную хореографию, принимая одно из двух стабильных состояний. Это коллективное движение в корне отличает новое устройство от прочих нанопереключателей, в которых обычно перемещается один атом или молекула. Оно же обеспечивает ему высокую стабильность работы — среди коммутаторов атомного уровня лишь немногие способны как он надежно функционировать без охлаждения до криогенных температур.

Авторы открытия, сотрудники Осакского университета и японского Национального института материаловедения, рассказали о нем в последнем номере Nature Communications.

При изготовлении своего атомного коммутатора японские ученые использовали острие зонда атомно-силового микроскопа. С его помощью они поднимали атомы свинца (Pb) и по одному переносили их в замкнутую ячейку на кремниевой поверхности. Хотя индивидуальные атомы свинца демонстрировали температурное дрожание, кластер из трех таких атомов из-за увеличившихся размеров сохранял стабильность при комнатной температуре. В то же время он еще оставался достаточно мал, чтобы реагировать на электрический импульс зонда микроскопа.

Эксперименты и численное моделирование показали, что каждая замкнутая ячейка имеет два стабильных состояния атомов Pb и Si. Для переключения между ними острие зонда наводили на определенный атом — это действие вовлекало два атома свинца и три атома кремния в сложное движение, описываемое в статье термином хиральная инверсия. Это означает, что два состояния являются зеркальными близнецами.

В целом, коммутатор демонстрирует возможность использования его в качестве элемента памяти. Для того, чтобы реализовать полноценное запоминающее устройство, несколько ячеек должны быть интегрированы в периодический, хорошо упорядоченный массив. Осуществить это, по мнению авторов, можно будет при помощи известных процессов самосборки, получив в итоге технологию сверхплотной записи и чтения информации, работающую при комнатной температуре.

ko.com.ua