Если в прошлом веке компьютеры заполняли целые комнаты, то теперь такие мощные устройства, как смартфоны, помещаются в карманах брюк. Однако становится все труднее уменьшать размеры компьютеров, поскольку кремниевые чипы можно уменьшить лишь до определенного предела. Поэтому исследователи ищут альтернативные кремнию материалы, способные проводить электричество, — в идеале без использования металлов.
Исследователи с молекулой в растворенной форме. Фото: Университет Майами
Ученые изучают определенные молекулы, которые могут проводить электричество и которые могли бы стать альтернативой металлам в таких компонентах, как микросхемы, транзисторы и датчики.

Недавно американская исследовательская группа сделала новаторское открытие: обнаружена первая органическая молекула, способная особенно эффективно проводить электричество. Она состоит в основном из природных элементов: углерода, серы и азота. Напомним, в химии под органическими молекулами понимают химические соединения, которые содержат атомы углерода, связанные с другими атомами, такими как водород, кислород.

В течение двух лет группа исследовала в лабораторных условиях, являются ли молекулы стабильными и какова их электропроводность. 

«Наша работа является первым доказательством того, что органические молекулы могут переносить электроны на десятки нанометров без потери энергии», — пояснил физик Кун Ван в сообщении в блоге Университета Майами.

Их молекулу можно использовать для разработки органических «проводов», которые можно будет использовать для создания значительно меньших компьютеров, чем с использованием современных металлических компонентов. 

«Уникальность нашей молекулярной системы заключается в том, что электроны мигрируют через молекулу подобно снаряду, не теряя при этом энергии. Теоретически это наиболее эффективный способ переноса электронов в любой материальной системе», — говорит Ван.

Это открытие может не только помочь сделать компьютеры меньше, но и реализовать совершенно новые функции, которые ранее были немыслимы при использовании кремниевых чипов.

Ван также размышляет о квантовой науке, которая могла бы извлечь пользу из особых свойств молекулы.

«Чрезвычайно высокая электропроводность, которую мы наблюдаем в наших молекулах, является результатом взаимодействия электронных спинов на двух концах молекулы», — пояснил он. 

По словам ученого, «эту молекулярную систему можно будет использовать в качестве кубита — фундаментальной единицы квантовых вычислений».

Исследователи убеждены, что эта молекула позволит разрабатывать более мощные, эффективные и компактные компьютерные компоненты — без дополнительных затрат.