Van één enkel molecuul kun je in principe een geheugenbit maken. Dat opent perspectieven voor harde schijven met ongekend veel opslagcapaciteit, schreven Duitse, Franse en Japanse onderzoekers onlangs in Nature Communications.

Hun molecuul heet Fe (1,10-fenanthroline)₂(NCS)₂. Het bestaat uit precies 51 atomen. De ijzerkern is het eigenlijke geheugenelement, dat met de NCS-‘pootjes’op een koperoppervlak (Cu(100), om precies te zijn) vast zit. De fenanthrolineflappen schermen het ijzer af tegen de buitenwereld.

Essentieel blijkt te zijn dat je het allerbovenste laagje koperkernen vooraf oxideert tot CuN. Dit ontkoppelt de metalen elektrisch en voorkomt bovendien dat de NCS-pootjes zich zo stevig aan de ondergrond binden dat het hele molecuul te stabiel wordt om te schakelen.

Dat schakelen gebeurt door de ijzerkern te laten switchen tussen een hoge en een lage spin. En bij dit molecuul blijkt dit te kunnen door het met de tip van een scanning tunneling-microscoop (STM) een korte elektrische puls te geven. Bij+ 1,5 V gaat de spin van hoog naar laag, bij - 1,2 V van laag naar hoog. Een tweede puls met dezelfde polariteit heeft geen effect. En als je geen pulsen geeft blijft de spin langdurig onveranderd.

Omdat de hoge spintoestand samengaat met een verlaging van de elektrische weerstand, moet je die spin in principe vrij eenvoudig kunnen aflezen.

Bij de huidige harddisks heb je per geheugenbit iets van 3 miljoen atomen nodig, en veel minder kan niet omdat het geheugen dan instabiel wordt. Een molecuul van 51 atomen zou dus een enorme ruimtewinst opleveren. Nogmaals: in principe. Want hoe je van dit opslag-idee daadwerkelijk een functionerend geheugen moet maken weten de onderzoekers zelf ook nog niet.

bron: Karlsruhe Institution of Technology