Phân tử trong ứng dụng tiềm năng điện toán phân tử pdf

Phân tử trong ứng dụng tiềm năng
điện toán phân tử

Phân tử trong ứng dụng tiềm năng điện toán phân tử
Nhóm nghiên cứu do Ludwig Bartels thuộc trường Đại học
Califocnia, Riverside, lãnh đạo, đã trở thành nhóm nghiên cứu
đầu tiên thiết kế loại phân tử có thể di chuyển đi thẳng trên một
bề mặt phẳng. Thành công này là nhờ bắt chước cách di chuyển
của con người. "Phân tử di chuyển nano" này dẫn đến một
phương pháp mới, trữ một số lượng lớn thông tin trong một chip
rất nhỏ và chứng minh các phương pháp sao chép phương thức
thế giới thực chúng ta đang sống ở quy mô nano, là quy mô của
các nguyên tử và phân tử.
Phân tử này, 9,10-dithioanthracene hoặc gọi là "DTA", có hai
yếu tố liên kết có tác dụng như là hai chân. Được cung cấp năng
lượng từ nguồn nhiệt cấp cho phân tử, phân tử này di chuyển
theo cách chỉ có một yếu tố liên kết trong hai yếu tố nhấc lên
khỏi bề mặt; yếu tố kia điều khiển chuyển động của phân tử và
giữ cho phân tử đi đúng cách. Do có khả năng thay đổi các bước
di chuyển của hai "chân" của phân tử, DTA có thể đi theo đường
thẳng mà không cần sự trợ giúp của đường ray nano hoặc các
rãnh dẫn hướng nano.

Bartels, Phó Giáo sư hóa học và là thành viên của Trung tâm
Khoa học và Kỹ thuật Nano của trường Đại học Califocnia, cho
biết, tương tự như quá trình đi bộ của con người, tức là một chân
ở trên mặt đất trong khi chân kia bước lên phía trước và đẩy cơ
thể đi, phân tử này luôn luôn có một "chân" bám trên bề mặt
phẳng, giúp cho phân tử không bị đổ về một bên hoặc đi lệch
khỏi tuyến đường. Trong các thử nghiệm, DTA đã đi được hơn
10000 bước mà không bị mất thăng bằng. Công trình nghiên cứu

này chứng minh phân tử có thể được thiết kế tự do để có thể
thực hiện một số nhiệm vụ động lực học trên bề mặt.

Theo Bartels, bình thường, các phân tử chuyển động theo các
hướng không thể dự báo trước được khi được cung cấp thêm
năng lượng (nhiệt năng). Tuy nhiên, phân tử DTA chỉ di chuyển
theo một hướng và duy trì được tính chất này ngay cả khi bị kéo
hoặc đẩy sang bên cạnh bằng một công cụ tinh vi. Tính chất này
dẫn đến việc có thể dễ dàng thực thi phương pháp tính toán bằng
điện toán phân tử mà Hãng IBM đã đề xuất từ những năm 1990.
Theo phương pháp này, mỗi một số được mã hoá bởi vị trí của
các phân tử trên một tuyến đường tương tự như trên một cái bàn
tính, tuy nhiên, ở quy mô 10 triệu lần nhỏ hơn. Hãng IBM đã
huỷ bỏ kế hoạch này, một phần là do không có cách chế tạo các
thanh của bàn tính với bước (khoảng cách) phân tử.

DTA không cần dùng đến các thanh này để có thể di chuyển
theo đường thẳng và do đó sẽ tạo ra cách thức đơn giản hơn
nhiều để chế tạo bộ nhớ phân tử, nhỏ hơn 1000 lần so với các bộ
nhớ nhỏ gọn hiện nay.

Hiện nay, nhóm nghiên cứu của trường Đại học Califocnia đang
nghiên cứu cách chế tạo bánh cóc (cơ cấu truyền động bằng
bánh cóc), có khả năng chuyển đổi các dao động nhiệt ngẫu
nhiên thành chuyển động có hướng. Bartels cho biết, điều này
cũng tương tự như đồng hồ tự động tự lên dây khi đeo ở tay
người sử dụng, chỉ có điều là đường kính chỉ nhỏ bằng 1 nano
mét