Skip to main content
molekylær elektronik

Se frem til mikroskopiske computere: Fremtidens ledninger kan laves af molekyler

Der er fysiske grænser for hvor kraftige computere kan blive, hvis de samtidig skal bevare deres størrelse. Molekylær elektronik kan løse det problem, og nu melder SDU-forskere sig med et nyt effektivt ledende materiale, baseret på molekyler.

Af Birgitte Svennevig, , 23-06-2020

Vores computere bliver hele tiden kraftigere og kraftigere. Samtidig bliver de også ofte mindre – tænk bare på, hvad en almindelig smartphone kan kapere i dag i forhold til for blot få år siden.

Men den udvikling kan ikke blive ved.

- Med vores nuværende teknologi når vi snart grænsen for, hvor små, de komponenter, en computer er lavet af, kan blive, siger Steffen Bähring, der forsker i at fremstille molekyler og undersøge, hvor gode de til at lede eksempelvis strøm på Institut for Fysik, Kemi og Farmaci på SDU.

Hvilken teknologi skal løse krisen?

- Den nuværende teknologi, som er baseret på silicium, vil nå grænsen inden for de næste 10 år, og vi har endnu ikke en teknologi, der er klar til at tage over. Men kemiske molekyler er en kandidat, der kan rykke grænsen meget længere, mener han.

Sammen med et internationalt team bestående af Jonathan L. Sessler (Texas, USA), Dirk M. Guldi (Erlangen, Tyskland) og Atanu Jana (Shanghai, Kina) har han netop udgivet et nyt videnskabeligt studie af sammensætningen af molekyler i væske og som krystallinsk materiale, der viste sig at være særligt interessant.

Studiet er offentliggjort i Journal of The American Chemical Society.

 

Gode ledende egenskaber

- Vi ser rigtigt gode ledende egenskaber. Det er en ekstremt vigtig egenskab, når man taler om udviklingen af fremtidens elektronik og computere, siger han.

Han mener, at hvis vi vil have endnu mere kraftfulde computere end i dag, som også skal forblive små, så skal elektronikken overgå til molekylære dimensioner på under en nanometer.
Den nye molekylære ledning, som forskerne beskriver i deres artikel, er et godt eksempel og et elegant system, mener han.

Sådan fungerer det

Steffen Bähring forklarer princippet i den nye molekylære ledning således:

- Dette er første gang, at der udelukkende anvendes neutrale molekyler, som er i stand til at genkende og finde hinanden i en opløsning, og dermed danne en veldefineret tredimensionel struktur, som har halvleder-egenskaber. Ved at indsætte forskellige komponenter kan vi modificere ledningsevnen og derved styre systemet.

- Vores system adskiller sig fra hidtidige, som er baseret på salte, der indeholder metaller. Disse er ikke i stand til at danne forskellige strukturer som vores system.

 

Stabilitet er også en kæmpe udfordring

En udfordring ved at bygge elektronik af molekyler er, at de molekylære ledninger skal have tilfredsstillende ledende egenskaber. Men der er også en anden udfordring: stabiliteten.

- Det er ekstremt svært at styre ting i denne størrelsesorden, og når vi taler om molekylær elektronik, er stabilitet den største svaghed. Der er tale om elektroaktive materialer, og når man tilfører dem energi, vil molekylerne blive belastet, og eventuelle svagheder vil føre til at molekylerne går i stykker, siger Steffen Bähring.

Sådan molekylær ustabilitet kendes også i den verden, som vi kan se. Et eksempel er den forandring, som fx molekylerne i vores hud undergår, når den optager energi fra sollyset, hvis vi ikke beskytter den med solcreme.

Illustration: Forskningsarbejdet i tidsskriftet JACS er illustreret af Marius Christian Eriksen, FKF.

Moore's lov

Siden 1960erne har den teknologiske udvikling kunne forudsiges af Moore’s lov: antallet af transistorer på en mikrochip vil fordobles ca. hvert andet år. Men der går ikke mange år, før den udvikling må stoppe, fordi der opstår ekstrem varme, når man presser flere transistorer sammen på mindre plads. Derfor er jagten gået ind på en at udvikle en helt ny type teknologi.

Kontakt

Steffen Bähring er adjunkt på Institut for Fysik, Kemi og Farmaci.

Gå til profil