Исследователи из японского института RIKEN разработали новый метод самосборки упорядоченных органических молекулярных структур, который, в конечном счете, может стать основой технологического процесса массового производства множества органических оптоэлектронных устройств, в том числе и оптической памяти. Базой для проведенных исследований стали результаты предыдущих исследований этой группы, в ходе которых ученые выяснили, что некоторые органические молекулы могут обратимо изменять свое состояние в ответ на воздействие импульса света с определенными характеристиками. Различные состояния этих молекул представляют собой интерпретацию значений логического 0 и 1, хранимых в ячейках органической молекулярной оптической памяти.
Однако, для того, чтобы заставить молекулы определенного органического соединения работать должным образом в составе оптоэлектронного устройства, требуется их размещение в виде слоя, толщиной в одну молекулу на металлической поверхности. И при нанесении такого слоя обычным способом возникает масса неразрешимых проблем, главная из которых заключается в том, что при этом молекулы претерпевают кардинальные изменения их оптических свойств, которые становятся очень далеки от требуемых.
Группа ученых из института RIKEN для получения молекулярного монослоя пошла достаточно нетрадиционным путем. Они использовали в своих интересах взаимодействие между электрическими диполями (объектами, имеющими ярко выраженные положительный и отрицательный электрические полюса) молекул определенного соединения и ионами щелочного металла. В результате этих взаимодействий на медной поверхности формировался гомогенный монослой молекул диарилэтена (diarylethene).
Особенной свойств, которые присущи молекулам диарилэтена, весьма полезны при использовании этих молекул в оптоэлектронике. Эти молекулы являются фотохромными, т.е. они обратимо изменяют свой цвет, когда они освещаются светом с определенным набором характеристик. Кроме этого, молекулы диарилэтена, созданные исследователями из института RIKEN, являются электрическими диполями, благодаря чему они могут самособираться, формируя упорядоченные структуры на медном основании и сохраняя, при этом, свои фотохромные свойства.
«Благодаря возможности самосборки гомогенного монослоя молекул диарилэтена, в котором молекулы находятся на минимально допустимом расстоянии друг от друга, мы сможем создать устройства оптической памяти, плотность хранения которой будет в сотни и тысячи раз превосходить аналогичный показатель самых современных устройств памяти» — рассказывает Томоко Шимизу (Tomoko Shimizu), ведущий исследователь группы, — «А сейчас мы занимаемся разработкой технологии, при помощи которой можно будет переключать отдельные молекулы структуры из одного фотохромного состояния в другое, и считывать ее текущее состояние».
Следует отметить, что разрабатываемые учеными RIKEN технологии находятся на самых ранних стадиях. И даже в том случае, если эта технология будет доведена до логического завершения, ей придется включиться в очень жесткую борьбу со многими другими перспективными технологиями, такими, как технологии резистивной памяти на мемристорах.
