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예일대학교(Yale University) 연구팀이 분자 컴퓨터의 핵심 중 하나가 될 수 있는 기능 기억을 가진 단일 분자 일렉트릿을 처음으로 시연했음. 더 작은 전자 장치는 고급 컴퓨터 및 기타 장치를 개발하는 데 중요함. 이로 인해 실리콘 칩을 분자로 대체할 수 있는 방법을 찾기 위해 현장에서 밀어 붙이고 있음. 이 작업에는 극히 작은 비휘발성 저장 장치의 플랫폼 역할을 할 수 있는 스위칭 장치인 단일 분자 일렉트릿을 만드는 작업이 포함됨.

대부분의 일렉트릿은 스피커에서 사운드를 생성하는 것과 같은 압전 재료로 만들어짐. 일렉트릿에서 모든 쌍극자(반대 전하의 쌍)는 저절로 같은 방향으로 정렬되고 전기장을 가하면 방향이 바뀔 수 있음. 문제는 메모리 저장 장치인 이러한 일렉트릿을 얼마나 작게 만들 수 있는지에 대한 것임. 연구팀은 벅 민스터 풀러렌으로도 알려진 32면 분자인 탄소 버키볼 안에 Gd (가돌리늄) 원자를 삽입했음. 연구팀은 이 구조(Gd @ C82)를 트랜지스터 유형 구조에 넣었을 때 단일 전자 수송을 관찰하고 이를 사용하여 에너지 상태를 이해했음. 그러나 진정한 돌파구는 전기장을 사용하여 에너지 상태를 안정된 상태에서 다른 상태로 전환할 수 있다는 사실을 발견한 것임. 이 분자가 마치 두 개의 안정된 편광 상태를 가진 것처럼 작용하고 있다는 것임. 연구팀이 전기장을 적용하면서 전송 특성을 측정하고 상태를 앞뒤로 전환하는 다양한 실험을 수행했음. 연구팀은 기억하고, 읽고, 쓰고, 읽고, 쓸 수 있다는 것을 보여 줌으로써 메모리로 사용할 수 있음을 보여주었음. 아직은 현재의 장치 구조가 현재 어떤 응용 분야에도 실용적이지 않지만 그 뒤에 숨은 과학은 향후 가능하다는 것을 증명함. 이 점에서 중요한 것은 분자 내에서 자발적 분극을 일으키는 두 가지 상태와 전환 가능한 두 가지 상태를 생성 할 수 있다는 것임. 그리고 이것은 사람들에게 기억을 문자 그대로 단일 분자 수준으로 줄일 수 있다는 생각을 줄 수 있음.

본 연구 성과는 ‘Nature Nanotechnology’ (“A Gd@C82 single-molecule electret”) 지에 게재됨