Toekomstige apparaten kunnen meer gegevens opslaan in veel minder ruimte, dankzij nieuwe moleculaire technologie

Een team onderzoekers van het Institute of Science Tokyo heeft een nieuw materiaal gemaakt dat moleculaire rotors kan gebruiken om informatie op te slaan, een doorbraak in de micro-elektronica. Deze prestatie - beschreven in het Journal of the American Chemical Society - zou de basis kunnen leggen voor een generatie niet-vluchtige geheugens (zoals ROM's) die gegevens opslaan met een veel hogere dichtheid dan mogelijk is met de huidige halfgeleidertechnologieën.

Dit platform maakt gebruik van kleine moleculen, "moleculaire rotors" genaamd, die in verschillende richtingen gedraaid kunnen worden om gegevensbits weer te geven. Wetenschappers hebben lang geprobeerd om zoiets te maken, maar ze stonden voor de uitdaging om aan vier kritieke eisen tegelijk te voldoen.

• De rotors moeten bestuurd kunnen worden met een elektrisch veld
• Ze moeten hun positie bij kamertemperatuur behouden voor langdurige gegevensopslag
• Ze moeten genoeg lege ruimte om zich heen hebben om fysiek rond te draaien zonder vast te komen zitten
• Ze moeten temperaturen tot 150 °C kunnen verdragen

Het onderzoeksteam - onder leiding van professor Yoichi Murakami - heeft dit probleem opgelost door een Covalent Organic Framework (COF) te ontwerpen met een kristalstructuur met ultralage dichtheid. Deze unieke structuur, die nog nooit eerder gedocumenteerd is in COF's, creëert de ruimte die nodig is voor de moleculaire rotors om vrij te draaien wanneer er een elektrisch veld wordt toegepast, terwijl ze ook stabiel blijven bij omgevingstemperaturen.

Dit is een doorbraak, want onze COF's zijn een zeldzame vaste stof waarin dipolaire rotors kunnen draaien wanneer ze op hoge temperaturen van meer dan 200 °C worden gebracht of voldoende sterke elektrische velden ondergaan, maar hun oriëntaties kunnen lange tijd bij omgevingstemperaturen worden vastgehouden. - Professor Yoichi Murakami.

De onderzoekers meldden ook dat het materiaal een thermische duurzaamheid van bijna 400 °C heeft. Hoewel de toepassing van deze technologie in consumentenapparatuur naar verwachting nog vele jaren op zich zal laten wachten, heeft het een pad geëffend voor anderen om te volgen. Op een dag zouden we digitale opslagapparaten kunnen hebben met een veel hogere dichtheid dan die we nu hebben, zodat we meer gegevens in minder ruimte kunnen opslaan.