巴塞爾大學(xué)的研究人員報告了一種新方法，該方法可以控制網(wǎng)絡(luò)中幾個原子或分子的物理狀態(tài)。它基于分子自發(fā)地自組織成具有大約1納米的孔的廣泛網(wǎng)絡(luò)。在“ 小 ” 雜志中，物理學(xué)家報告了他們的調(diào)查，這對于開發(fā)新的存儲設(shè)備尤其重要。

在全球范圍內(nèi)，研究人員正在嘗試縮小數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，以在盡可能小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)盡可能大的存儲容量。在幾乎所有形式的介質(zhì)中，相變都用于存儲。例如，對于CD的創(chuàng)建，使用塑料內(nèi)的非常薄的金屬片，其在微秒內(nèi)熔化然后再次凝固。在原子或分子水平上實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)是巴塞爾大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個研究項(xiàng)目的主題。

改變單個原子的相位以進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲

原則上，單個原子或分子水平的相變可用于存儲數(shù)據(jù); 這種存儲設(shè)備已經(jīng)存在于研究中。然而，它們非常勞動密集且制造昂貴。由巴塞爾大學(xué)的Thomas Jung教授領(lǐng)導(dǎo)的小組正致力于利用自組織過程生產(chǎn)僅由少數(shù)原子組成的微小存儲單元，從而極大地簡化了生產(chǎn)過程。

為此，該小組首先制作了一個有機(jī)金屬網(wǎng)絡(luò)，看起來像一個具有精確定義孔的篩子。當(dāng)選擇正確的連接和條件時，分子自身獨(dú)立地排列成規(guī)則的超分子結(jié)構(gòu)。

氙原子：有時是固體，有時是液體

當(dāng)前研究的主要作者，物理學(xué)家Aisha Ahsan現(xiàn)在已經(jīng)將單個氙氣原子添加到孔中，這些孔的尺寸僅略大于1納米。通過使用溫度變化和局部施加的電脈沖，她成功地有目的地在固體和液體之間切換氙原子的物理狀態(tài)。她能夠通過溫度同時在所有孔中引起相變。相變的溫度取決于氙簇的穩(wěn)定性，氙簇的穩(wěn)定性基于氙原子的數(shù)量而變化。使用顯微鏡傳感器，她也可以局部地誘導(dǎo)相變，對于單個含氙孔的孔。

由于這些實(shí)驗(yàn)必須在幾個開爾文(低于-260°C)的極低溫度下進(jìn)行，因此氙原子本身不能用于創(chuàng)建新的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。然而，實(shí)驗(yàn)證明，超分子網(wǎng)絡(luò)原則上適用于微小結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)，其中可以僅用少量原子或分子誘導(dǎo)相變。

“我們現(xiàn)在將測試更大的分子以及短鏈醇。這些在較高溫度下會改變狀態(tài)，這意味著可以利用它們，”監(jiān)督這項(xiàng)工作的Thomas Jung教授說。

原子尺度上的潛在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的圖形動畫：數(shù)據(jù)存儲元件 - 僅由六個氙原子構(gòu)成 - 使用電壓脈沖液化。