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探索未来的数据存储技术 - 科学家取得超分子化学领域的突破

文章来源：cnBeta 更新时间：2023-12-05 15:13:57

科学家们开发出了创新性的超分子忆阻器纳米RRAM，展示了快速电阻切换和非易失性存储能力。这一突破为先进的数据存储技术铺平了道路，标志着在满足大数据和人工智能时代的需求方面迈出了重要一步。

在大数据和先进的人工智能时代，传统的数据存储方法已显得力不从心。为了满足对大容量和高能效存储解决方案的需求，开发新一代技术至关重要。

其中，电阻式随机存取存储器（RRAM）依靠改变电阻水平来存储数据。最近发表在《Angewandte Chemie》杂志上的一项研究详细介绍了一个研究小组的工作，他们开创了一种制造超分子忆阻器的方法，而忆阻器是构建纳米随机存取存储器的关键部件之一。

忆阻器（memristor，memory-resistor的缩写）会根据施加的电压改变电阻。然而，在分子尺度上构建忆阻器是一项巨大的挑战。虽然可以通过氧化还原反应实现电阻切换，而且分子的带电状态很容易通过溶液中的反离子来稳定，但这种稳定在忆阻器所需的固态结中却很难实现。

现在，中国北京清华大学李原领导的研究小组选择了超分子方法。它基于一种双稳态的索烃，这意味着它在氧化态和还原态都很稳定，可以以正电、负电或不带电的状态存在。索烃是由两个大分子环组成的系统，这两个环就像链条中的两个链节一样环环相扣，但没有化学键。

为了构建忆阻器，研究小组将索烃沉积在涂有含硫化合物的金电极上，通过静电作用将其结合在一起。在此基础上，他们又放置了第二个电极，该电极由涂有氧化镓的镓铟合金制成。索烃在两个电极之间形成了一个由扁平分子组成的自组装单层。这种被命名为 AuTS-S-(CH2)3-SO3-Na+//[2]catenane//Ga2O3/EGaIn 的组合形成了忆阻器。

正如 RRAM 所要求的那样。这些新型超分子忆阻器可根据外加电压在高阻态（关）和低阻态（开）之间切换。这些分子电阻开关实现了至少 1000 次擦除-读取（开）-写入-读取（关）循环。接通和断开之间的切换时间大大小于一毫秒，可与商用无机忆阻器媲美。

分子开关可在几分钟内"记住"设定状态 - 开或关。这使它们成为具有非易失性存储能力的高效分子忆阻器的一个非常有前途的起点。此外，它们还具有二极管或整流器的功能，这使它们成为开发分子纳米忆阻器的有趣元件。

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