Ученые впервые измерили теплопередачу через отдельную молекулу. Это открытие позволит создавать молекулярные вычислительные схемы для повышения скорости работы компьютеров до предельных показателей.
Во время работы все вычислительные устройства выделяет тепло по закону Джоуля — Ленца. При прохождении тока через любой материал, не являющийся сверхпроводящим, тепло отдается окружающей среде. Это может повлиять на работу устройств, в частности на скорость передачи сигнала.
Пока исследователи не могли измерить количество тепла, проходящего через одну молекулу в цепи. Знание этого значения важно для создания вычислительных устройств нового поколения. Ученые утверждают, что чем быстрее тепло рассеивается от цепочек молекул, тем надёжнее будут молекулярные вычислительные устройства.
Исследователи из Мичиганского университета впервые поставилиВ эксперименте измерялась передача тепла через одну молекулу. Для этого разработали теплоизмерительный прибор (калориметр), почти полностью изолированный от помещения, что обеспечивало ему высокую тепловую чувствительность. Калориметр нагревали на 20-40 градусов выше комнатной температуры и проводили измерения.
Прибор имел золотой электрод с нанометровым наконечником. Ученые соединили два электрода практически до соприкосновения, заставив несколько цепочек атомов углерода прикрепиться к электроду калориметра. При соприкосновении электродов тепло свободно вытекало из калориметра, как и электрический ток. Затем исследователи медленно разделили электроды, оставив между ними только цепочку углеродных атомов. Манипулируя электродами, удалось добиться того, что между ними остался только один атом. Теплопередачу этого атома измерили.
Новая работа приближает к пределу закона Мура: удвоение числа транзисторов в интегральной схеме каждые два года и удваивание вычислительной мощности. Молекулярные компьютеры будут иметь наименьшие возможные размер вычислительных единиц, поэтому самая большая скорость. Разработка таких компьютеров потребует еще годы исследований.