В современных жестких дисках для хранения одного бита информации используется участок поверхности, насчитывающий приблизительно три миллиона атомов магнитного вещества. Германские исследователи из Карлсруэ и Страсбурга, совместно с японскими исследователями из университета Чибы разработали новый тип мемристорной магнитной памяти, которая способна хранить один бит информации в пределах одной молекулы магнитного вещества, так называемого молекулярного магнита.

«Суперпарамагнитный эффект препятствует дальнейшему уменьшению размеров одного бита на поверхности пластин жестких дисков» — рассказывает Тосио Мийямачи (Toshio Miyamachi), ученый из Центра функциональных наноструктур (Center for Functional Nanostructures, CFN) Технологического института Карлсруэ (Karlsruhe Institute of Technology, KIT). — «Это суперпарамагнитный эффект заключается в том, что когда кристаллы магнитного вещества уменьшаются в размерах, они становятся восприимчивы к воздействию тепла, которое вызывает спонтанное переключение их магнитного состояния. Мы использовали совершенно иной подход и поместили один единственный магнитный атом железа в центр органической молекулы, состоящей из 51 атома. Органическая оболочка защищает информацию, хранящуюся в центральном железном атоме, от внешних воздействий».

Кроме невероятной плотности хранения информации, равной один бит на одну молекулу, новый тип памяти, основанный на эффекте «вращения пересекающихся молекул» (spin crossover molecules), имеет простую процедуру записи и считывания информации. Используя импульс электрического тока определенной формы и величины органическо-металлическая магнитная молекула может быть переключена в проводящее, магнитное состояние, и в непроводящее, немагнитное состояние.

«Используя сканирующий туннельный микроскоп, мы воздействовали электрическим импульсом с определенными характеристиками точно на молекулу, размером около нанометра» — рассказывает Валф Валфхекель (Wulf Wulfhekel), ученый, возглавлявший исследовательскую группу из института KIT Physikalisches Institut. — «Электрический импульс изменял не только магнитное состояние атома железа, но и электрические свойства молекулы в целом».

Таким образом, два магнитных состояния атома железа приводят к различной электрической проводимости всей молекулы, которое может быть измерена достаточно просто методом измерения электрического сопротивления. «Эти мемристорные и спинтронные свойства, реализованные в рамках одной молекулы, открывают совершенно новые области для дальнейших исследований» — убеждены исследователи. Напомню, что мемристор это такой тип памяти, которая хранит информацию в виде изменения электрического сопротивления проводника из специального материала. Спинтроника использует для хранения и обработки информации спины, моменты вращения отдельных частиц, атомов и молекул.