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IBM展示革命性的单原子存储和分子开关技

[日期:2007-10-29] 来源:Internet  作者:007 [字体: ]
·微观世界的科学:了解原子的磁性
在第一篇研究报告中,美国加州圣何塞市IBM公司阿尔马登研究中心的科学家们在探索单个原子“磁各向异性”特性方面取得了重大科学进展。他们用IBM低温扫描隧道显微镜(STM)对单个铁原子进行控制并观察将他们以原子等级的精度排列在一个特制的铜表面上的情况。在此基础上,他们确定了各个铁原子的磁各向异性的取向和强度。 详细
·超小型装置: 单分子逻辑开关
IBM公司的研究人员能够利用萘酞菁(naphthalocyanine)有机分子内的两个氢原子将单独一个分子打开和关闭。这种分子开关的出现使得制造尺寸超小、但是速度堪比超级计算机的芯片成为可能;甚至还有可能产生只有一丁点灰尘那么大或可以放到针尖上的计算机芯片。 详细

IBM研究员演示单分子逻辑开关

左图所示为整个开关的过程,两个氢原子位于分子中央的一个空洞内。当电压脉冲注入时,两个氢原子变换位置,如左图所示。开关不会改变任何中心空洞外部的分子结构。

IBM打开微观科学世界

左图为在IBM苏黎世研究实验室工作的两位诺贝尔奖得主Heinrich Rohrer(左)和Gerd Binning(右)与第一代扫描隧道显微镜(STM)。Rohrer 和Binnig因扫描隧道显微镜的研发而获诺贝尔物理学奖。扫描隧道显微镜为世界各地的科学家们提供了一种专门的工具,首次使他们在原子层面进行挖掘以及控制材料,这便实现了新型设备和结构自“下”而上的建立。

IBM研究员演示单分子“逻辑开关”

目前的图象为扫描隧道显微镜观察到的萘酞菁分子在“开”和“关”下的两种状态。这些图象显示了分子在“开”和“关”状态下电活动的稳定性和精确的对称性。

IBM纳米技术领先的25年

IBM的扫描隧道显微镜在1981年首次揭露了表面硅原子的变化,图示为经过电脑处理放大的图像。大概在25年后,IBM科学家继续在原子标度方面开辟新的科学里程碑,它可以作为超微、纳米级结构单元,从而转化计算,或研发出前所未有的新设备。

IBM纳米技术的突破

IBM单原子数据存储的构造单元:此图释为一个铁原子的优先磁取向排列在一个专门的铜表面上。原子保持它本身磁取向的功能可以确定存储数据时的原子适用性。当一个原子的多个磁自旋点在一个方向时,它可以代表“1”,而在另一个方向时,则代表“0”,这表明单原子可以适用于比特这样的1或0的二进制值运算方法,并把信息存入计算装置。这即是原子存储的一个潜在构造单元。

IBM单分子逻辑开关

此三维图示为被低温扫描隧道显微镜尖端探测到的两个萘酞菁分子的一个分子逻辑门。通过引导一个电压脉冲通过分子的上下两个尖端,在邻近的分子(分子中心的白色物体)内的两个氢原子改变位置,靠电力控制整个分子的开关。这就构成了一个基础逻辑门,它也是电脑芯片的基本组成部分,它可以由分子组件作为计算机的结构单元。



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