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pte20200604002 Forschung/Entwicklung, Technologie/Digitalisierung

Smarte Moleküle speichern binäre Daten

Durchbruch im Labor könnte Festplatten mit 100 Mal größeren Speicherdichten bringen


Smarte Moleküle im Rastertunnelmikroskop (Bild: KU Leuven, Kunal Mali)
Smarte Moleküle im Rastertunnelmikroskop (Bild: KU Leuven, Kunal Mali)

Lancaster (pte002/04.06.2020/06:05) - Forscher der Lancaster University http://lancaster.ac.uk haben einen Weg gefunden, wie sich einzelne Moleküle als Speichermedium für binäre Informationen nutzen lassen. Im Labor haben sie smarte Moleküle eines organischen Salzes in eine Art Transistor verwandelt, der sich über kleine elektrische Impulse entweder auf hell oder dunkel schalten lässt - was dem klassischen Binärcode von 0 und 1 entspricht. Der Durchbruch könnte Speicherdichten ermöglichen, die 100 Mal höher sind als bei heute gängigen Festplatten.

"Wichtige Machbarkeitsstudie"

"Es gibt eine ganze Liste von Eigenschaften, die ein Molekül aufweisen muss, um als molekularer Speicher sinnvoll eingesetzt werden zu können", so Stijn Mertens, Senior Lecturer im Bereich Electrochemical Surface Science an der Lancaster University. Dazu gehöre etwa, dass es sich bei normalen Umgebungsbedingungen in zwei Richtungen umschalten lässt. "Außerdem muss es sich in dunklem und hellem Zustand über einen längeren Zeitraum hinweg stabil halten und in der Lage sein, sich spontan selbst in geordnete Schichten zu strukturieren, die nur ein Molekül dick sind", erklärt der Forscher.

Trotz der enorm hohen Anforderungen ist es einem internationalen Team von mehreren Universitäten nun erstmals gelungen, "all diese Eigenschaften in einem einzigen Molekül zu kombinieren", so Mertens. Damit ist auch gewissermaßen der Beweis geglückt, dass die Vorstellung von molekularer Elektronik nicht nur als reine Science-Fiction abgetan werden kann. "Unsere Arbeit stellt eine wichtige Machbarkeitsstudie dar, die uns einen völlig neuen Weg für die Computer von morgen eröffnet", ist der Experte überzeugt.

Fünf Quadratnanometer groß

Bei ihren Experimenten haben Mertens und seine Kollegen schwache elektrische Impulse in einem Rastertunnelmikroskop eingesetzt, um einzelne Moleküle eines organischen Salzes von hell auf dunkel umzuschalten. Die dadurch gespeicherte Information ließ sich anschließend auf Knopfdruck auslesen oder löschen. Das alles klappte bei normalen Raumtemperaturen und Luftdruckverhältnissen. "Das ist wichtig, wenn es um die praktische Anwendbarkeit von Molekülen als Speichermedium geht", betont Mertens.

Die verwendeten smarten Moleküle sind lediglich knapp fünf Quadratnanometer groß. "Das bedeutet, dass mehr als eine Mrd. davon auf den Querschnitt eines menschlichen Haares passen würden", veranschaulicht der Wissenschaftler die Größenverhältnisse. Er glaubt, dass sich damit Speicherdichten realisieren lassen, die moderne Festplatten um den Faktor 100 übertreffen: "Weil wir in der Chemie Moleküle mit speziellen Eigenschaften in enorm hoher Zahl und mit atomarer Präzision erzeugen können, steht molekularer Elektronik eine rosige Zukunft bevor."

(Ende)
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