علماء روس يطورون تقنية مبتكرة تغير طريقة تخزين المعلومات الرقمية

تمكن علماء روس في المركز الفيدرالي للأبحاث للفيزياء الكيميائية والكيمياء الطبية التابع للأكاديمية الروسية للعلوم، من تصنيع مادة يمكن استخدامها كمغناطيس جزيئي يتم التحكم فيه بالضوء في الأجهزة البصرية الإلكترونية لتخزين ونقل المعلومات.

في الفيزياء الحديثة، هناك طلب على الجزيئات التي يمكن تغيير خصائصها بسهولة وبشكل يمكن التنبؤ به باستخدام التأثيرات الخارجية، مثل الضوء ودرجة الحرارة والضغط.

تتمتع هذه المركبات بإمكانيات واعدة لإنشاء مفاتيح جزيئية وأجهزة استشعار بصرية وحرارية وأجهزة أخرى. أحد هذه المركبات "القابلة للضبط" هو ما يسمى بالسبيروبرانات الضوئية. تتكون هذه الجزيئات العضوية من عدة حلقات مرتبطة ببعضها بعضا في سلسلة. تحت تأثير الضوء، يمكن أن تغلق "السلسلة" ومن ثم يتحول السبيروبيران إلى مادة عديمة اللون، أو أن يفتح فتكتسب لونًا أرجوانيًا داكنًا مكثفًا.

بالإضافة إلى ذلك، إذا تمت إضافة أيونات معدنية إلى جزيئات سبيروبيران، فمن الممكن الحصول على مواد تتفاعل مع الضوء ليس فقط عن طريق تغيير اللون، ولكن أيضًا عن طريق تغيير خصائصها المغناطيسية. ولكن حتى الآن، لا يُعرف الكثير من هذه المجمعات، لذا يواصل العلماء البحث عن مركبات جديدة.

نجح العلماء في تصنيع مركبات مغناطيسية يتم التحكم فيها بالضوء تعتمد على سبيروبيران واثنين من المعادن المختلفة، الديسبروسيوم والتربيوم.

ولدراسة الخصائص المغناطيسية للجزيئات الناتجة، قام الباحثون بوضعها في مجال مغناطيسي. وأظهرت التجربة أنه عند درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق، يكون معقد الديسبروسيوم عبارة عن مغناطيس أحادي الأيونات (يحتوي على أيون معدني واحد).

وهذا يعني أن المركب يصبح ممغنطًا تحت تأثير المجال المغناطيسي، وبعد إطفاء المجال، فإنه يحتفظ بمغنطته لفترة طويلة نسبيًا. وبالإضافة إلى ذلك، أثبت الكيميائيون أن هذا المركب يمكن "السيطرة عليه" باستخدام الضوء. تحت الضوء الأخضر تفكك المجمع، ولكن تحت الضوء فوق البنفسجي تم ترميمه بسرعة. ومن المتوقع أن تجعل هذه الخاصية من الممكن "التبديل" بين الحالات المختلفة للجزيء الناتج باستخدام الضوء واستخدامه في الأجهزة البصرية الإلكترونية.

قال دميتري كوناريف، أحد المشاركين في المشروع، ورئيس مختبر المواد متعددة الوظائف الواعدة في المركز الفيدرالي للأبحاث للفيزياء الكيميائية والكيمياء الطبية التابعة للأكاديمية الروسية للعلوم: "بفضل خصائصها المغناطيسية، يمكن للجزيئات الناتجة أن تشكل أساسًا لأجهزة تسجيل وتخزين المعلومات حيث يتم تخزين بت واحد من المعلومات بواسطة جزيء واحد، بدلاً من ملايين، كما هو الحال اليوم. وهذا من شأنه أن يساعد في تصغير أجهزة معالجة وتخزين البيانات الحديثة".

وأشار مكسيم فاراونوف، الباحث الرائد في مختبر المواد متعددة الوظائف الواعدة في المركز الفيدرالي للأبحاث في الفيزياء والكيمياء الطبية التابع للأكاديمية الروسية للعلوم: "إن المغناطيسات الناتجة تعمل الآن عند درجات حرارة منخفضة للغاية. وفي المستقبل، نخطط لتعديل بنية هذه المركبات من أجل زيادة درجة حرارة التشغيل. وتتمثل مهمة أخرى مهمة في تحقيق التحول الضوئي للمركبات في شكل صلب (في بلورة) وليس فقط في محلول، كما هو موضح في عملنا".