Computerele viitorului: Întrerupătoare din ftalocianine pentru memorie moleculară

Super-rapidele computere ale viitorului ar putea avea în componență sisteme de stocare a informațiilor din ftalocianine, substanțe folosite drept coloranți, după ce s-a demonstrat că acestea au proprietăți care le fac potrivite pentru utilizarea ca întrerupătoare sau "switch"-uri moleculare, conform unui studiu publicat în revista Chemical Communications, informează asianscientist.com.

Ftalocianinele (Pc) sunt molecule organice sintetice care datorită caracteristicilor lor — absorbția/emisia de lumină, proprietăți electronice și structura plană — joacă adesea un rol cheie în diferite sisteme chimice.

Unul dintre derivații ftalocianinelor, H2Pc (ftalocianina nesubstituită din patru unități — pătrată), este capabil să-și schimbe locația legăturii sale adiacente simple sau duble, o proprietate cunoscută drept tautomerizare — de la tautomerie care exprimă ușurința cu care izomerii trec unul în celălalt, prin rearanjarea unor atomi sau grupe de atomi din molecula lor. Timpul necesar tautomerizării ftalocianinei H2Pc în formă cristalină este extrem de rapid, conform experimentelor, ajungând să-și modifice locația legăturii adiacente de peste 100.000 de ori pe secundă, la temperatura camerei.

În schimb, conform estimărilor teoretice, rata de tautomerizare a unei molecule izolate de H2Pc este mult mai lentă. Profesorul Hiroyuki Noji și Dr. Tomohiro Ikeda de la Departamentul de Chimie Aplicată al Universității din Tokyo și profesorul Ryota Iino de la Institutul Național pentru Științele Naturii Okazaki, au reușit să măsoare rata de tautomerizare a unei molecule izolate de H2Pc, pe o interfață din aer/sticlă. Această rată a fost estimată la câteva secunde pe transformare.

Astfel, datorită acestui proces lent de tautomerizare, molecula de H2Pc poate fi folosită ca un întrerupător molecular: o singură moleculă care trece prin multiple stări diferite.

În aceste condiții, ftalocianina H2Pc poate fi folosită pe post de memorie moleculară, cu condiția dezvoltării unor metode de control al tautomerizării prin mijloace chimice, electrice sau optice. Structura densă în care sunt dispuse moleculele de H2Pc ar permite obținerea unor materiale de înaltă performanță, capabile să stocheze până la 13 terabytes de informații pe o suprafață de 1 centimetru pătrat. Pentru comparație, creierul uman poate stoca o cantitate de informații de maximum 10 terabytes.