Физики создали материал для оптической памяти световых компьютеров будущего

Учеными из Академии Наук РФ было проведено исследование свойств светочувствительных молекул с целью последующего использования материалов для оптической памяти фотонных компьютеров.
Ученые исследовали связь между свойствами светочувствительных молекул и запоминающими характеристиками устройств на их основе. Сделанные в результате работы выводы помогут при разработке органических ячеек хранения информации для компьютеров следующего поколения. Результаты работы были опубликованы в журнале Royal Society of Chemistry.

Фотонные вычисления

Оптические или фотонные вычисления используют фотоны, произведенные лазерами или диодами для вычисления. В течение десятилетий фотоны обещали обеспечить более широкую полосу пропускания, чем электроны, используемые в обычных компьютерах. Большинство исследовательских проектов направлены на замену современных компьютерных компонентов оптическими эквивалентами, в результате чего оптическая цифровая компьютерная система обрабатывает двоичные данные.
Основным строительным блоком современных электронных компьютеров является транзистор. Для замены электронных компонентов на оптические требуются эквивалентные оптические транзисторы, процессоры и компоненты памяти.

Светлая память

Последние исследования показали, что в качестве носителей информации в будущих вычислительных системах можно использовать фотохромные органические соединения, которые меняют свойства под воздействием света.
Несколько лет назад, группа ученых под руководством профессора Павла Торшина разработала прототип однобитной световой запоминающей ячейки. Ученые изучили каким образом разные фотохромные пигменты из класса диарилэтиленов оказывают влияние на органические транзисторы.

Диарилэтилен это общее название класса соединений, имеющие ароматические группы, присоединенные к каждому концу углерода.

Для записи на подобную память, элемент нужно осветить лазером и пустить через него ток, в результате чего он изменит свою структуру. Однако, добавление кислорода к этим молекулам приводило увеличению скорости переключения между состояниями, при этом понижалась стабильность.

Суть открытия

Ряд фотохромных диарилэтенов был исследован как светочувствительные компоненты фотопереключаемых органических полевых транзисторов. Наличие карбонильной группы и ее положение значительно влияет на электрические характеристики и стабильность устройств. Соединения с карбонильными группами проявили сильные эффекты переключения, вызванные светом, но стабильность сформированных электрических состояний была очень низкой.

Карбонильная группа в органической химии представляет собой функциональную группу, состоит из углерода с двойной связью с кислородом: C = O. Соединение, содержащее карбонильную группу, часто называют карбонильным соединением.


Напротив, устройства, имеющие неполярный циклопентановый мост, требуют более длительного времени для переключения, в то время как индуцированные электрические состояния продемонстрировали превосходную стабильность, требуемую для ячеек памяти.

Циклопентан – углеводород алициклического ряда, состоящий из кольца из пяти атомов углерода.

Как следствие, выяснилось, что изменения в структуре светочувствительных веществ приводят к значительным переменам их свойств в роли световых элементов хранения информации.
Данные выводы могут быть широко использованы для построения будущих схем вычислительной техники на базе фотонных вычислений.
На основании изученных свойств фотохромных молекул, ученые рассчитывают создать идеальный материал для световой памяти. Что в свою очередь должно привести к прорыву в области фотонных вычислений.

Комментарии