H συρρίκνωση των ηλεκτρονικών έχει αναχθεί σε ζήτημα ζωτικής σημασίας στην προσπάθεια για την ανάπτυξη πιο προηγμένων υπολογιστών και άλλων συσκευών. Σαν αποτέλεσμα οι έρευνες κατευθύνονται στην αντικατάσταση των τσιπ πυριτίου με μόρια, μια προσπάθεια που περιλαμβάνει τη δημιουργία μοριακών διακοπτών και μέσων αποθήκευσης. Ωστόσο επειδή έως τώρα φαινόταν ότι μια τέτοια συσκευή θα ήταν εξαιρετικά ασταθής, οι περισσότεροι ειδικοί θεωρούσαν ότι δεν μπορεί να κατασκευαστεί.
Μια ομάδα ερευνητών κατάφερε για πρώτη φορά να δημιουργήσει ένα μόριο electret, ένα μόνιμο ηλεκτρικό δίπολο που ίσως αποδειχθεί στοιχείο κλειδί για τη δημιουργία μοριακών υπολογιστών. Οι ερευνητές από τα Πανεπιστήμια της Nanjing, του Renmin, της Xiamen και του Πολυτεχνικού Ινστιτούτου Rensselaer παρουσίασαν τα αποτελέσματα της εργασίας τους στο Nature Nanotechnology.
Τα περισσότερα δίπολα κατασκευάζονται από πιεζοηλεκτρικά υλικά, όπως αυτά που παράγουν τον ήχο στα ηχεία. Σε ένα electret, όλα τα δίπολα (ζεύγη αντίθετων ηλεκτρικών φορτίων) ευθυγραμμίζονται αυθόρμητα στην ίδια κατεύθυνση. Εφαρμόζοντας ένα ηλεκτρικό πεδίο, οι κατευθύνσεις μπορούν να αντιστραφούν. Η ερώτηση ήταν ανέκαθεν, πόσο μικρά electret είναι δυνατόν να κατασκευάσουμε.
Οι ερευνητές εισήγαγαν ένα άτομο γαδολινίου (Gd) μέσα σε φουλερένιο, ένα μόριο αποτελούμενο από 32 άτομα άνθρακα. Όταν εισήγαγαν τη δομή σε μια συσκευή τύπου τρανζίστορ, παρατήρησαν τη μεταφορά μεμονωμένων ηλεκτρονίων και μέτρησαν τις ενεργειακές του καταστάσεις. Ωστόσο, η πραγματική ανακάλυψη ήταν ότι μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν ηλεκτρικό πεδίο για να αλλάξουν την ενεργειακή κατάσταση από τη μία σταθερή θέση στην άλλη.
Αυτό που συνέβαινε ήταν ότι το μόριο ενεργούσε σαν να είχε ταυτόχρονα δύο σταθερές καταστάσεις πόλωσης. Διεξάγοντας επαναλαμβανόμενα πειράματα και μετρώντας τα χαρακτηριστικά μεταφοράς ηλεκτρονίων ενώ εφάρμοζαν ηλεκτρικό πεδίο, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το μόριο λειτουργούσε υπό την αρχή «ανάγνωση – εγγραφή, ανάγνωση-εγγραφή».
Η πειραματική διάταξη δεν είναι προς το παρόν πρακτική για καμία εφαρμογή, αλλά αποδεικνύει ότι η βασική επιστήμη πίσω από αυτή είναι δυνατή. Κάτι που μπορεί να οδηγήσει στη συρρίκνωση των διατάξεων μνήμης κυριολεκτικά σε μοριακό επίπεδο.
Η αποθήκευση πληροφοριών σε μόρια θα μπορούσε να είναι η απάντηση σε ένα μοναδικό πρόβλημα του 21ου αιώνα: την υπερπαραγωγή δεδομένων, που πολλαπλασιάζεται με απίστευτους ρυθμούς. Είναι ενδεικτικό ότι το 2012 η ανθρωπότητα παρήγαγε 4,4 zettabytes δεδομένων (1 zettabyte ισούται με ένα τρισεκατομμύριο gigabytes). To 2018 φτάσαμε περίπου τα 33 zettabytes και σύμφωνα με τις εκτιμήσεις της IDC η ετήσια παραγωγή δεδομένων το 2025 θα εκτοξευτεί στα 175 zettabytes! Με άλλα λόγια είναι ζήτημα χρόνου να εξαντληθούν οι δυνατότητες των παραδοσιακών μεθόδων αποθήκευσης, κάτι που υπολογίζεται να συμβεί το 2040.
