تولید نسل آینده رایانه‌ها در لوله آزمایشگاه
در پی ظهور مدارهای الکترونیکی مجتمع توسط فناوری نانو، ادوات و اجزای بسیار ریز در حال توسعه روزافزون هستند. به تازگی پژوهشگران دانشگاه کنستانس و هلمهولتز-زنتروم آلمان ادعا کردند که میکرو سوئیچ الکتریکی مینیاتوری را به اندازه یک مولکول کوچک ساختند و قدرت عملکرد آن را برای اولین بار ثابت کردند. چنین سوئیچ کوچکی قابل تحریک به صورت مکانیکی نیست و به این دلیل پژوهشگران به جای تحریک مکانیکی، از نور برای روشن کردن آن استفاده کردند.
این دستگاه جدید سه نانومتری از ترکیبی از مولکول‌های دایِریلِتِن ایجاد شده است. دایریلتن مولکول فتوکرومیکی است که با قرار گرفتن در معرض نور واکنش شیمیایی نشان می‌دهد. بخشی از حلقه مولکول دایریلتن زمانی که دور از نور است باز می‌شود، و پس از آن با قرار گرفتن در معرض نور دو نیمه حلقه به هم متصل شده و دوباره بسته می‌شود. با تعبیه کردن نانوسیم طلایی فوق العاده کوچک در ساختار این مولکول، به هنگام اتصال دو نیمه امکان شارش جریان الکتریکی فراهم می‌شود و به عبارتی مولکول می‌تواند جریان الکتریکی را هدایت کند.
فیزیکدان دانشگاه کنستانس و هلمهولتز-زنتروم، دکتر آرتور اربه، معتقد است که اجزای جدید ساخته شده در مقیاس مولکولی امکان دستیابی به ادوات الکترونیکی بسیار کوچکتر و کارآمدتر را فراهم می‌کنند.
اربه می‌گوید: « در حال حاضر، مولکول کوچکترین جزء قابل تصوری است که قادر به مجتمع شدن به صورت یک پردازنده می‌باشد.»
پژوهشگران ادعا می‌کنند که دستیابی به توانایی کلیدزنی یا سوئیچینگ با یک مولکول جهت هدایت جریان الکتریکی، پیش از این هرگز اثبات نشده بود. به این دلیل که چنین قابلیتی مستلزم وجود مولکولی است که در حالت عادی پیوند بسیار قویی بین اتم‌های آن وجود داشته باشد، اما با اعمال میدان خارجی قادر به شکستن اتصالات و تغییر شکل خود به صورتی که مورد نیاز است باشد. در یکی از آزمایش‌هایی که پژوهشگران انجام دادند مولکول‌هایی را به صورت معلق در سیال موجود در یک لوله آزمایش درآوردند، سپس آنها را در معرض پرتویی از نور UV قرار دادند تا از حالت باز به حالت بسته‌شان تغییر حالت دهند یا سوئیچ کنند.
اربه می‌گوید: «برای اولین بار ما توانستیم عمل سوئیچ کردن را توسط مولکول تک اتصالی اجرا کنیم و ثابت کنیم که این مولکول خاص می‌تواند در اثر پرتوی نوری که به آن می‌تابانیم، هادی جریان الکتریکی شود. ما همچنین مکانیزم سوئیچینگ مولکولی را با جزئیات بسیار کامل مشخص کردیم، به همین دلیل است که من باور دارم ما در برداشتن یک گام مهم به سوی ساخت مولفه الکترونیکی مولکولی واقعی موفق بوده‌ایم.»
با این حال، خاموش کردن سوئیچ مولکولی با معکوس کردن اتصال همچنان قدری مشکل است، اما پژوهشگران بر این باورند که این مشکل قابل حل شدن است. اربه در این باره می گوید: «همکاران ما از گروه نظریه‌پردازی دانشگاه کنستانس و هلمهولتز-زنتروم در حال محاسبه دقیق مقدار چرخشی هستند که مولکول برای قطع جریان باید بچرخد. با همکاری شیمیدان‌هایی از دانشگاه کنستانس، ما قادر خواهیم بود بر اساس این محاسبات طرح سوئیچ مولکولی را اجرا و آن را سنتز کنیم.»
با توجه به اینکه کار لیتوگرافی پرتوی الکترونی روی اتصال مولکول دایریلتن و پیشبرد اندازه‌گیری‌ها به تنهایی سه سال طول می‌کشد، با این حال، ممکن است قبل از دستیابی به عملکرد کامل، بتوان سوئیچ را روشن / خاموش کرد.
اگر پژوهشگران موفق به ساخت چنین دستگاه مولکولی با عملکرد کامل شوند، روش آنها منجر به ساخت مولفه‌های الکترونیکی بسیار ریز، پدید آمدن نسل آینده صنعت الکترونیک از مولکول‌های خود مونتاژ و یا، حداقل تکمیل ادوات نانو فناوری مشابه مانند نانورباتیک و نانوالکترونیک خواهد شد.
اربه در آخر می‌گوید: « برای مثال مولکول‌های دی.ان.ای قادر هستند بدون هر گونه دخالت یا نیروی خارجی خود را به صورت ساختارهایی مرتب کنند. اگر ما در ساخت سوئیچ‌های منطقی از مولکول‌های خودساز موفق شویم، رایانه‌های نسل آینده در لوله‌های آزمایشگاهی ساخته خواهند شد.»
No tags for this post.
