Исследователи из США разработали углеводный куб, который может функционировать в качестве устройства памяти для компьютера.

Металлоорганическая каркасная структура, полученная на основе углевода, в которую введен гидроксид рубидия, может переключаться между состояниями с высоким сопротивлением и низким сопротивлением, что позволяет рассматривать его как аналог резистивного запоминающего устройства с произвольной выборкой [ resistive random-access memory (RRAM)].

Металлоорганические каркасные структуры [metal–organic frameworks (MOF)] представляют собой трехмерные ансамбли объединенных координационными связями органических соединений и ионов или кластеров металлов. Обычно эти системы обладают большой площадью внутренней поверхности, из-за чего они интенсивно изучаются на предмет систем хранения отходных газов или резервуаров для хранения водородного топлива. Однако Бартош Гржибовски (Bartosz Grzybowski) с коллегами из Северо-западного Университета в Эванстоне (Иллиойс, США) решили использовать металлоорганические каркасные структуры для хранения совсем другого – информации.

В большинстве компьютерных систем долговременная информация хранится на магнитных жестких дисках или на картах флеш-памяти. Однако, возможно, что скоро на смену этим способам запасания и хранения информации придут новые, более информационно емкие технологии, как например технология RRAM. В этой технологии, которая только начинает свой путь становления, компонент, который в нормальном состоянии является изолятором в состоянии «выкл.» или «логический ноль», за счет приложения высокого напряжения может быть переведен в проводящее состояние, «вкл.» или «логическая единица».

Разработанные к настоящему времени системы изготовлены из полупроводников, например, диоксида кремния. Система RRAM, разработанная Гжибовски и его коллегами, изготовлена из металлоорганической каркасной структуры, содержащей γ-циклодекстрина (разновидности сахара – углевода) и ионов рубидия. Как отмечает Гржибовски, говоря метафорически, можно сказать, что новый прототип устройства памяти – просто кубик сахара, который можно съесть.



Большое напряжение переключает систему в положение, окисляя серебряные электроды, при этом происходит запись информации, считывание информации проводят при меньшем напряжении.

Исследователи насытили полученный металлоорганическую каркасную структуру раствором гидроксида натрия, увеличивающим его проводимости поместили между двумя серебряными электродами. При приложении большого отрицательного потенциала (–10В) к устройству его правый электрод окисляется, оставляя устройство в состоянии «логическая единица». Это состояние может быть «считано» за счет приложения менее мощного положительного потенциала (4В), который приводит к возникновению тока, приводящего, в свою очередь, к окислению левого электрода. Для удаления информации и/или перевода системы в состояние «логический ноль» исследователи прикладывали положительный потенциал +10в, который полностью окислял левый электрод. Считывание такого состояния при приложении небольшого напряжения демонстрирует отсутствие тока, поскольку левый электрод уже окислен.

Состояние, эквивалентное «логическому нулю» отличается стационарностью во времени, что говорит о возможности неоднократного считывания этого состояния; логическое состояние «1», напротив, в процессе считывания может перейти в состояние «0», поскольку левый электрод постепенно окисляется. Исследователи говорят, что такая деградация может быть предотвращена за счет приложения значительного отрицательного потенциала между актами считывания информации.