Framtida enheter kan lagra mer data på mycket mindre utrymme tack vare ny molekylär teknik

Ett team av forskare vid Institute of Science Tokyo har skapat ett nytt material som kan utnyttja molekylära rotorer för att lagra information, vilket är ett genombrott inom mikroelektroniken. Denna prestation - som beskrivs i Journal of the American Chemical Society - kan lägga grunden för en generation av icke-flyktiga minnen (t.ex. ROM) som lagrar data med en mycket högre densitet än vad som är möjligt med dagens halvledarteknik.

Plattformen använder små molekyler, så kallade "molekylära rotorer", som kan vändas i olika riktningar för att representera databitar. Forskare har länge försökt att skapa något liknande, men de har ställts inför utmaningen att uppfylla fyra kritiska krav samtidigt.

• Rotorerna måste kunna styras med ett elektriskt fält
• De måste hålla sin position vid rumstemperatur för långvarig datalagring
• De måste ha tillräckligt med tomt utrymme runt sig för att fysiskt kunna snurra utan att fastna
• De måste klara temperaturer på upp till 150 °C

Forskargruppen, som leds av professor Yoichi Murakami, löste problemet genom att konstruera ett kovalent organiskt ramverk (COF) med en kristallstruktur med extremt låg densitet. Denna unika struktur, som aldrig tidigare har dokumenterats i COF:er, skapar det utrymme som behövs för att de molekylära rotorerna ska kunna snurra fritt när ett elektriskt fält appliceras, samtidigt som de förblir stabila vid omgivande temperaturer.

Detta är ett genombrott, eftersom våra COF:er är ett sällsynt fast ämne där dipolära rotorer kan vända sig när de förs upp till förhöjda temperaturer över 200 °C eller utsätts för tillräckligt starka elektriska fält, men där deras orientering kan bibehållas under lång tid vid omgivande temperaturer. - Professor Yoichi Murakami.

Forskarna rapporterade också att materialet har en termisk hållbarhet på nära 400 °C. Även om det kommer att ta många år innan den här tekniken kan användas i konsumentprodukter, har den banat väg för andra att följa. En dag kan vi ha digitala lagringsenheter med mycket högre densitet än de vi har idag, vilket möjliggör mer data på mindre utrymme.