В ходе экспериментов исследователи с помощью атомно-силового микроскопа смогли получить изображение химической структуры молекулы пентацена

На изображении представлена "анатомия" молекулы на атомном уровне, увидев которую исследователи надеются переосмыслить строение чипа и найти способы манипулирования минимальными структурными компонентами полупроводниковых изделий.

По сути, это первое научное достижение, позволяющее приоткрыть тайну электронных устройств и их строительных блоков, опустившись до молекулярного и даже атомарного уровня. Фактически сделан первый шаг на пути к созданию еще более миниатюрных и быстрых процессоров и элементов памяти, обладающих более высокой по сравнению с существующими сегодня устройствами эффективностью энергопотребления.

На протяжении нескольких десятилетий производители компьютерных чипов неуклонно уменьшали размеры элементов, вытравливаемых на поверхности кремниевых пластин, стремясь добиться повышения производительности и снижения энергопотребления. Однако миниатюризация микросхем сопровождается существенным усложнением и удорожанием их производства. Эксперименты исследователей из IBM направлены на поиски путей дальнейшего уменьшения размеров чипов, а также повышения их производительности и эффективности энергопотребления.

В ходе экспериментов исследователи из IBM с помощью атомно-силового микроскопа (Atomic Force Microscopy, AFM) смогли получить изображение химической структуры молекулы пентацена. Этот прибор, сканирующий зондовый микроскоп, выдал структуру молекулы на атомном уровне, как это представляется обычно в учебниках по химии. Ожидается, что проведенные работы станут важным шагом вперед на пути к пониманию структур будущих чипов. По мнению исследователей, молекулы пентацена могут найти применение в транзисторах, на базе которых создаются полупроводниковые устройства.

"Роль отдельных молекул при разработке микросхем еще недостаточно изучена, -- отметил Герхард Мейер, сотрудник подразделения IBM Research, расположенного в Цюрихе. -- Уже сегодня есть примеры использования отдельной молекулы в качестве элемента памяти. Но вместе с тем возникает много вопросов в отношении взаимодействия молекул и их объединения в молекулярные сети".

В ходе работ исследователи добились существенного прогресса в изучении процедуры транспортировки отдельных электронов в рамках отдельных молекул и молекулярных сетей. Полученные результаты помогают лучше понять, каким образом происходит распределение заряда в молекулярных сетях. А это в свою очередь является важнейшим элементом технологии построения более компактных и эффективных с точки зрения энергопотребления микросхем.

"Мы можем, к примеру, посмотреть, каким образом меняется геометрия молекулы при изменении ее заряда, -- пояснил Мейер. -- А наша конечная цель заключается в том, чтобы добиться понимания происходящих процессов на атомно-молекулярном уровне".

По оценкам Мейера, на изучение молекулярных структур, которые будут использоваться при построении основных компьютерных чипов, может уйти от 10 до 20 лет.

В начале августа корпорация IBM объявила об очередном исследовательском прорыве в ходе проведения экспериментов с ДНК -- одним из основных биологических строительных блоков. Предполагается, что полученные результаты могут быть использованы при определении путей создания крошечных схем, которые будут положены в основу еще более мощных и компактных чипов.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями