لقد طور العلماء ذاكرة الوصول العشوائي النانوية المبتكرة فوق الجزيئية، مما يدل على التبديل المقاوم السريع وقدرات التخزين غير المتطايرة. يمهد هذا الاختراق الطريق لتكنولوجيا تخزين البيانات المتقدمة ويمثل خطوة مهمة في تلبية احتياجات عصر البيانات الضخمة والذكاء الاصطناعي.
في عصر البيانات الضخمة والذكاء الاصطناعي المتقدم، أصبحت الطرق التقليدية لتخزين البيانات غير كافية. لتلبية الطلب على حلول التخزين عالية السعة والموفرة للطاقة، من الضروري تطوير تقنيات الجيل التالي.
من بينها، تعتمد ذاكرة الوصول العشوائي المقاومة (RRAM) على مستويات المقاومة المتغيرة لتخزين البيانات. توضح دراسة حديثة نُشرت في مجلة Angewandte Chemie عمل فريق من الباحثين الذين ابتكروا طريقة لإنشاء ميمريستورات فوق الجزيئية، وهي أحد المكونات الرئيسية في بناء ذكريات الوصول العشوائي النانوية.
يقوم الممرستور (اختصار لمقاومة الذاكرة) بتغيير المقاومة استجابةً للجهد المطبق. ومع ذلك، فإن بناء ميمريستورات على المستوى الجزيئي يمثل تحديًا كبيرًا. في حين يمكن تحقيق التبديل المقاوم من خلال تفاعلات الأكسدة والاختزال، ويتم تثبيت الحالة المشحونة للجزيء بسهولة عن طريق الأضداد في المحلول، إلا أنه من الصعب تحقيق هذا التثبيت في وصلات الحالة الصلبة المطلوبة للميمريستورات.
والآن، اختار فريق بحثي بقيادة يوان لي في جامعة تسينغهوا في بكين، الصين، نهجًا فوق الجزيئي. وهو يعتمد على كاتانان ثنائي الاستقرار، مما يعني أنه مستقر في كل من حالته المؤكسدة والمخفضة ويمكن أن يوجد في حالة إيجابية أو سلبية أو غير مشحونة. Catenanes هي أنظمة مكونة من حلقتين جزيئيتين كبيرتين تتشابكان مثل حلقتين في سلسلة، ولكن بدون روابط كيميائية.
لبناء الممرستور، قام الفريق بإيداع الكاتينات على أقطاب كهربائية ذهبية مطلية بمركبات تحتوي على الكبريت، وربطها معًا من خلال التفاعلات الكهروستاتيكية. علاوة على ذلك، وضعوا قطبًا كهربائيًا ثانيًا مصنوعًا من سبيكة الغاليوم والإنديوم المطلية بأكسيد الغاليوم. يشكل كاتاني طبقة أحادية ذاتية التجميع من الجزيئات المسطحة بين قطبين كهربائيين. هذا المزيج، المسمى AuTS-S-(CH2)3-SO3-Na+//[2]catenane//Ga2O3/EGaIn، يشكل ممريستور.
كما هو مطلوب من قبل RRAM. يمكن لهذه الذاكرات الجزيئية فوق الجزيئية الجديدة التبديل بين حالة المقاومة العالية (إيقاف) وحالة المقاومة المنخفضة (تشغيل) استجابةً للجهد المطبق. تحقق هذه المفاتيح المقاومة الجزيئية ما لا يقل عن 1000 دورة مسح وقراءة (تشغيل) وقراءة (إيقاف) وكتابة. زمن التبديل بين التشغيل والإيقاف أقل بكثير من ميلي ثانية واحدة، وهو ما يشبه الذاكرات التجارية غير العضوية.
"تتذكر" المفاتيح الجزيئية حالتها المحددة - تشغيلها أو إيقافها - خلال دقائق. وهذا يجعلها نقطة انطلاق واعدة جدًا للذاكرات الجزيئية الفعالة ذات قدرات التخزين غير المتطايرة. علاوة على ذلك، فهي تعمل أيضًا كثنائيات أو مقومات، مما يجعلها مكونات مثيرة للاهتمام لتطوير المقاومات النانوية الجزيئية.