Pesquisadores da Universidade de Basel relataram um novo método que permite controlar o estado físico de apenas alguns átomos ou moléculas em uma rede. Baseia-se na auto-organização espontânea de moléculas em redes extensas com poros de cerca de um nanômetro de tamanho. No jornal Pequena , os físicos relataram suas investigações, o que pode ser de particular importância para o desenvolvimento de novos dispositivos de armazenamento.

Ao redor do mundo, os pesquisadores estão tentando reduzir os dispositivos de armazenamento de dados para atingir a maior capacidade de armazenamento no menor espaço possível. Em quase todas as formas de mídia, a transição de fase é usada para armazenamento. Para a criação do CD, por exemplo, uma folha de metal muito fina dentro do plástico é usada, que derrete em microssegundos e então se solidifica novamente. Habilitar isso no nível de átomos ou moléculas é o tema de um projeto de pesquisa liderado por pesquisadores da Universidade de Basel.

Mudando a fase de átomos individuais para armazenamento de dados

Em princípio, uma mudança de fase no nível de átomos ou moléculas individuais pode ser usada para armazenar dados; dispositivos de armazenamento deste tipo já existem em pesquisa. Contudo, eles exigem muito trabalho e são caros de fabricar. O grupo liderado pelo Professor Thomas Jung da Universidade de Basel está trabalhando para produzir essas unidades de armazenamento minúsculas que consistem em apenas alguns átomos usando o processo de auto-organização, simplificando enormemente o processo de produção.

Para este fim, o grupo produziu primeiro uma rede organometálica que se parece com uma peneira com orifícios precisamente definidos. Quando as conexões e condições certas são escolhidas, as moléculas se organizam independentemente em uma estrutura supramolecular regular.

Átomos de xenônio:às vezes sólidos, às vezes líquido

A física Aisha Ahsan, autor principal do estudo atual, agora adicionou átomos de gás Xenon individuais aos buracos, que têm apenas um pouco mais de um nanômetro de tamanho. Usando mudanças de temperatura e pulsos elétricos aplicados localmente, ela conseguiu mudar propositalmente o estado físico dos átomos de xenônio entre sólido e líquido. Ela foi capaz de causar essa mudança de fase em todos os buracos ao mesmo tempo por temperatura. As temperaturas para a transição de fase dependem da estabilidade dos aglomerados de xenônio, que varia com base no número de átomos de xenônio. Com o sensor do microscópio, ela induziu a mudança de fase também localmente, para um poro contendo xenônio individual.

Como esses experimentos devem ser conduzidos em temperaturas extremamente baixas de apenas alguns Kelvin (abaixo de -260 ° C), Os próprios átomos de xenônio não podem ser usados ​​para criar novos dispositivos de armazenamento de dados. Os experimentos provaram, Contudo, que as redes supramoleculares são adequadas, em princípio, para a produção de estruturas minúsculas, em que mudanças de fase podem ser induzidas com apenas alguns átomos ou moléculas.

"Vamos agora testar moléculas maiores, bem como álcoois de cadeia curta. Eles mudam de estado em temperaturas mais altas, o que significa que pode ser possível fazer uso deles, "disse o professor Thomas Jung, quem supervisionou o trabalho.

Animação gráfica de um dispositivo de armazenamento de dados potencial na escala atômica:um elemento de armazenamento de dados - feito de apenas seis átomos de xenônio - é liquefeito usando um pulso de voltagem.