У материала рекордная электропроводность и отсутствуют потери энергии на расстояниях в десятки нанометров, что открывает путь к созданию компактных и энергоэффективных вычислительных устройств, считают авторы исследования.
Американские физики разработали «самую электропроводящую органическую молекулу в мире». Материал позволяет электронам перемещаться через молекулярную структуру «как пуля без потери энергии», чего невозможно было достичь с помощью существующих материалов.
До сих пор не существовало молекулярного материала, который позволял бы электронам проходить через него без существенной потери проводимости.
Кун Ван, доцент кафедры физики в Университете Майами, соавтор исследования
В отличие от традиционных молекулярных проводников, чья способность передавать электроны резко падает с увеличением размера, синтезированная молекула сохраняет высокую проводимость на относительно больших расстояниях.
Молекула состоит из широкодоступных природных элементов — преимущественно углерода, серы и азота — и стабильна в обычных условиях окружающей среды. По словам разработчиков, «поскольку молекула химически устойчива и стабильна на воздухе, ее можно интегрировать с существующими наноэлектронными компонентами в чипе».
Соавторы исследования держат раствор с синтезированной молекулой. Фото: Joshua Prezant/University of Miami
Традиционные кремниевые технологии приближаются к физическим пределам, новый материал может стать альтернативой. «За последние 50 лет количество транзисторов, которые мы можем разместить на чипе, удваивалось каждые два года. Но мы быстро достигаем физических пределов для кремниевой электроники», — отметил Ван.
Сверхвысокая электропроводность — результат интригующего взаимодействия электронных спинов на двух концах молекулы. В будущем можно будет использовать эту систему в качестве кубита — фундаментальной единицы для квантовых вычислений, добавляют ученые.
Для изучения свойств материала ученые использовали сканирующий туннельный микроскоп и специальный захват, что позволило поймать одну молекулу и точно измерить ее проводимость. Тестирование и валидация заняли более двух лет, но результаты превзошли ожидания.
