http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2011-04-30
科学家制造出新型单分子磁体 可大幅提高数据存储能力
本报讯 据美国物理学家组织网4月22日报道，英国诺丁汉大学的一个研究小组制备出了一种新化合物，可大幅提高计算机的数据存储能力。相关论文发表在最新一期《自然·化学》杂志上。
这种新化合物的分子包含两个铀原子，会在低温下保持磁性，具有这种特性的分子也被称为单分子磁体（SMM）。制备出这种新化合物的诺丁汉大学史蒂夫·利德尔博士称，单分子磁体在信息存储技术上有极大应用潜力，能将目前计算机的存储能力提高成百上千倍。通过这种技术将有可能把需要若干个大容量硬盘才能存储下的数据装入一个小薄片中。
据了解，计算机硬盘都是由磁性材料制成的，数据的存储和读取都与此相关。硬盘的存储能力与磁体的大小有直接关系。对于普通金属来说，其磁性是一种以整体形式表现出来的平均效应；而单分子磁体中的每一个分子都可以被看作是一个超小的磁体，都可以用来存储信息。与常规磁体相比，单分子磁体显然小得多，这就意味着通过这种磁体制成的存储设备具有更强的数据存储能力。因此，单分子磁体的研发具有显著的商业和产业价值。
利德尔的研究小组是通过甲苯分子将这两个铀原子键合在一起，并使其表现出单分子磁体特性的。利德尔称，这项工作为获取具有单分子磁体特性的材料指明了一条新路，同时它也为人们对铀的认识提供了一个新的角度，由其实现的高性能计算技术，在量子信息处理和自旋电子学研究领域都有广泛的应用价值。
利德尔称，虽然这项研究使用的主要是放射性较小的贫化铀，但铀的固有特性仍使其面临不少问题，下一步研究人员将会把镧系金属考虑在内。相对于铀，镧更易于控制，或许是更适合的单分子磁体制备材料。此外，单分子磁体的奇异磁性只有在低温下才能表现出来，如何能让它们在室温下工作仍是一个需要攻克的难题。（王小龙 刘海英）
[科技日报]
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新技术使分子计算机实现任意演算
本报讯 日本自然科学研究机构分子科学研究所大森贤治教授领导的一个研究小组近日宣布，他们利用10万亿分之一秒的高强度红外激光脉冲，成功向一个分子中的量子力学原子状态(波函数)瞬间读入信息。
现在的高速信息处理依赖基于硅晶体管的大规模集成电路，但更大规模的集成电路会由于绝缘体的幅度达到数个原子层水平后而出现电子渗出，导致过热和错误发生。最新的纳米技术由于同样以电荷为信息载体，因此也逃不过这一命运。为解决这一难题，研究小组选择了电子性质为中性的量子力学波函数作为信息载体进行试验。
大森的研究小组之前曾成功利用0.3纳米尺寸的分子波函数，使超级计算机的傅里叶变换提高1000倍，验证了一个分子可以具有超高速计算机的功能。这一技术比以硅晶体管为基础的元件体积小1000倍，速度却提高1000倍以上。
但是，分子内复数的波函数由于分子固有的性质，只能进行几种特定的计算。要实现任意演算，还需要开发出从外部置换分子内部信息的新技术。
之前科学家们认为分子中不同能量状态的波函数不发生干扰，而此次研究小组发现，在10万亿分之一秒高强度红外激光脉冲的照射下，不同能量状态的波函数出现了干扰这一全新的物理现象。这种干扰现象可使分子内复数的波函数强度发生变化，进而可成功从外部读入信息。
新成果意味着这一技术今后可能成为分子计算机的基础技术，研究小组还将对固体和液体中杂乱的波函数进行复元试验，以期建立分子计算机的基础技术。
该研究成果最近发表于英国《自然·物理》杂志电子版。(陈超)
[科技日报]