探索未来的数据存储基于双稳态[2]链烷的超分子忆阻器

在大数据和人工智能的发展中，通常的数据存储介质已经不够用了。下一代数据存储必须满足高密度存储和能源效率的需求。其中一种技术是电阻式随机存取存储器(RRAM)，它通过电阻的变化来存储数据。

在《AngewandteChemie国际版》杂志上，一个研究小组现在介绍了一种制造超分子忆阻器的方法，超分子忆阻器是构建纳米RRAM的关键组件之一。

忆阻器(记忆电阻器的缩写)根据施加的电压改变其电阻。然而，在分子尺度上构建忆阻器是一个巨大的挑战。虽然电阻切换可以通过氧化还原反应实现，并且分子的带电状态可以很容易地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很难实现。

中国北京清华大学李远领导的团队现在选择采用超分子方法。它基于双稳态的[2]链烯，这意味着它在氧化和还原形式下都是稳定的，并且可以以正电、负电或不带电状态存在。[2]链烷是两个大分子环的系统，它们像链中的两个链接一样互锁，但不是化学键合的。

为了构建忆阻器，研究小组将索烷沉积到涂有含硫化合物的金电极上，并通过静电相互作用结合在一起。在此之上，他们放置了第二个电极，该电极由涂有氧化镓的镓铟合金制成。索烷在两个电极之间形成扁平分子的自组装单层。该整体被指定为AuTS-S-(CH2)3-SO3–Na+//[2]catenane//Ga2O3/EGaIn，形成忆阻器。

正如RRAM所要求的那样。这些新型超分子忆阻器可以根据施加的电压在高电阻状态(关闭)和低电阻状态(打开)之间切换。这些分子电阻开关已实现至少1,000次擦除-读取(ON)-写入-读取(OFF)循环。开和关之间的切换发生在明显小于一毫秒的时间内，这与商用无机忆阻器相当。

分子开关会“记住”设置状态(开或关)几分钟。这使得它们成为具有非易失性存储功能的有效分子忆阻器的非常有前途的起点。此外，它们还充当二极管或整流器，这使得它们成为分子纳米RRAMS开发的有趣组件。