office@icp.ac.ru
+7 496 522-51-64
|
Представьте электронные устройства, где информация передается не c помощью электрического тока, а посредством контролируемого перераспределения зарядов внутри молекул. На этом принципе основаны молекулярные квантовые клеточные автоматы (quantum cellular automata, QCA) перспективные в качестве бестоковой альтернативы традиционной полупроводниковой микроэлектроники. QCA-устройства состоят из квадратных молекулярных ячеек, каждая из которых содержит два мобильных электрона. Благодаря кулоновскому отталкиванию, электроны занимают противоположные вершины квадрата, кодируя «0» и «1». Переключение между состояниями происходит за счет переноса электронов и взаимодействия электронов с молекулярными колебаниями (вибронной связи).  Ранние исследования предполагали, что перенос электронов может происходить исключительно вдоль сторон молекулярного квадрата. Научные сотрудники из Отдела Строения Вещества ФИЦ ПХФ и МХ РАН, опубликовали новое исследование в Journal of Chemical Physics впервые учли все возможные пути электронного переноса, включая диагональный перенос с целью понять, как последний влияет на функциональные свойства QCA. Результаты исследования показали, что топология сети электронного переноса играет определяющую роль. Так, например, наличие диагональных переходов влияет на стабильность спиновых состояний: они могут менять распределение зарядов внутри системы и тем самым стабилизировать определённые конфигурации. Также выяснилось, что в отличие от переноса, происходящего вдоль сторон квадратной ячейки, диагональный перенос не ослабляет, а усиливает локализацию электронной пары, что приводит к улучшению поляризационных свойств ячеек. Топология сети электронного переноса влияет также на тепловыделение, сопровождающее быстрое переключение ячейки между булевыми состояниями «0» и «1». Таким образом, полученные результаты открывают путь к проектированию более эффективных молекулярных QCA, где управление путями переноса электронов позволит минимизировать потери энергии и повысить скорость работы. Возможно, в будущем это станет основой для компактных и энергоэффективных квантовых устройств. Andrew Palii, Valeria Belonovich, Denis Korchagin, Juan Modesto Clemente-Juan, Boris Tsukerblat // Effects of electron transfer network topology on functioning of quantum cellular automata based on mixed-valence two-electron molecular squares // Journal of Chemical Physics, том 162, издание 14 Q-1, IF=3.1 |
Представьте электронные устройства, где информация передается не c помощью электрического тока, а посредством контролируемого перераспределения зарядов внутри молекул. На этом принципе основаны молекулярные квантовые клеточные автоматы (quantum cellular automata, QCA) перспективные в качестве бестоковой альтернативы традиционной полупроводниковой микроэлектроники. QCA-устройства состоят из квадратных молекулярных ячеек, каждая из которых содержит два мобильных электрона. Благодаря кулоновскому отталкиванию, электроны занимают противоположные вершины квадрата, кодируя «0» и «1». Переключение между состояниями происходит за счет переноса электронов и взаимодействия электронов с молекулярными колебаниями (вибронной связи).
Ранние исследования предполагали, что перенос электронов может происходить исключительно вдоль сторон молекулярного квадрата. Научные сотрудники из Отдела Строения Вещества ФИЦ ПХФ и МХ РАН, опубликовали новое исследование в Journal of Chemical Physics впервые учли все возможные пути электронного переноса, включая диагональный перенос с целью понять, как последний влияет на функциональные свойства QCA.
Результаты исследования показали, что топология сети электронного переноса играет определяющую роль. Так, например, наличие диагональных переходов влияет на стабильность спиновых состояний: они могут менять распределение зарядов внутри системы и тем самым стабилизировать определённые конфигурации. Также выяснилось, что в отличие от переноса, происходящего вдоль сторон квадратной ячейки, диагональный перенос не ослабляет, а усиливает локализацию электронной пары, что приводит к улучшению поляризационных свойств ячеек. Топология сети электронного переноса влияет также на тепловыделение, сопровождающее быстрое переключение ячейки между булевыми состояниями «0» и «1».
Таким образом, полученные результаты открывают путь к проектированию более эффективных молекулярных QCA, где управление путями переноса электронов позволит минимизировать потери энергии и повысить скорость работы. Возможно, в будущем это станет основой для компактных и энергоэффективных квантовых устройств.
Andrew Palii, Valeria Belonovich, Denis Korchagin, Juan Modesto Clemente-Juan, Boris Tsukerblat // Effects of electron transfer network topology on functioning of quantum cellular automata based on mixed-valence two-electron molecular squares // Journal of Chemical Physics, том 162, издание 14 Q-1, IF=3.1