Sử dụng đơn phân tử để chế tạo cảm biến từ trường mới

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học London và Đại học Liverpool, Anh đã đưa ra phương thức mới để sử dụng một phân tử đơn lẻ làm cảm biến từ trường.

Trong nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Nanotechnology, các nhà khoa học nêu rõ cách từ tính có thể điều khiển dòng điện đi qua đơn phân tử, một bước quan trọng cho phép chế tạo cảm biến từ trường cho các ổ đĩa cứng có kích thước bằng một phần nhỏ kích thước hiện nay của chúng.

Các hiệu ứng từ điện trở, trong đó độ dẫn điện của một chất được điều chỉnh bằng từ trường, hiện có nhiều ứng dụng bao gồm các cảm biến từ trường trong ổ cứng máy tính và các loại bộ nhớ máy tính độc đáo.

Trong ổ đĩa cứng, các khu vực từ tính trên đĩa quay được sử dụng để lưu trữ thông tin. Khi các khu vực này được đưa qua một cảm biến từ tính, chúng sẽ tạo ra những dao động dòng điện di chuyển qua cảm biến, cho phép đọc dữ liệu. Thu hẹp diện tích của các khu vực từ tính đó làm tăng dung lượng lưu trữ của ổ cứng, nhưng lại cần có cảm biến nhỏ hơn.

Fadi El Hallak, một trong các tác giả nghiên cứu cho rằng khó sử dụng từ tính để điều khiển dòng điện đi qua các đồ vật có kích thước đơn phân tử vì phản ứng của từ trường với những thay đổi thường rất yếu. Từ trường được bao bọc bởi đơn phân tử có cường độ rất nhỏ và chỉ gây ra những thay đổi không đáng kể ở mức năng lượng của phân tử, nên rất khó phát hiện.

Để khắc phục hạn chế này, các nhà nghiên cứu ở Anh đã đưa ra phương pháp phóng đại hiệu ứng từ tính trên dòng điện trong thiết bị dò.

Đầu tiên, các nhà nghiên cứu tạo ra một khớp nối, trong đó đơn phân tử từ tính liên kết lỏng lẻo với 2 kim loại chì. Các rào chắn giữa đơn phân tử và kim loại liền kề đủ cao để điện tích trong các kim loại không thể vượt qua. Tuy nhiên, một phần nhỏ điện tích vẫn “vượt rào” bằng cách đi qua hệ thống đường hầm cơ lượng tử.

Để kiểm soát mức năng lượng của đơn phân tử, các nhà khoa học tiến hành thử nghiệm để phân tử này liên kết với một kim loại chì chặt chẽ hơn so với kim loại chì còn lại. Cyrus Hirjibehedin, giám đốc dự án cho rằng điều này tạo ra một cánh tay đòn bẩy lớn, trong đó những thay đổi nhỏ trong quỹ đạo phân tử do từ tính gây ra, đươc khuyếch đại.

Nghiên cứu của nhóm chứng minh có thể chế tạo một loại cảm biến từ trường mới trong các hệ thống nhỏ cỡ đơn phân tử. Công nghệ này hứa hẹn dẫn đến sự ra đời của các công nghệ máy tính mới và được khai thác cho các ứng dụng thương mại.

Theo Vista.gov.vn