4.2. Memorie binarie ultraminiaturizzate

Le macchine molecolari artificiali discusse negli esempi sopra riportati sono interessanti non solo per il loro aspetto meccanico, ma anche dal punto di vista “informatico”. Esse, infatti, possono esistere in due stati distinti e convertibili mediante impulsi esterni di natura luminosa, chimica o elettrica. Ad esempio, nei rotassani1Vedi Cap. 3.4. Movimenti lineari delle Figure 20 e 21 l’anello può stare lungo il filo nella stazione di sinistra o in quella di destra. Anche i sistemi rappresentati nella Figura 22, nella Figura 23 e nella Figura 24 sono bistabili. Su di essi, dunque, si possono scrivere informazioni secondo una logica binaria. Lo stato in cui si trova il sistema, d’altra parte, si può leggere facilmente poiché alcune sue proprietà (ad esempio, assorbimento o emissione di luce di specifica lunghezza d’onda) cambiano drasticamente nel passaggio da uno stato all’altro.

  • Fig. 20
  • Fig. 21
  • Fig. 22
  • Fig. 23
  • Fig. 24

Jim Heath del California Institute of Technology, in collaborazione con Fraser Stoddart, ha utilizzato rotassani e catenani bistabili per costruire memorie elettroniche allo stato solido (Green 2007)2Green, J. E., Choi, J. W., Boukai, A., Bunimovich, Y., Johnston-Halperin, E.,
DeIonno, E., Luo, Y., Sheriff, B. A., Xu, K., Shin, Y. S., Tseng, H.-R., Stoddart, J. F., Heath, J. R. (2007) A 160-kilobit molecular electronic memory patterned at 1011 bits per square centimetre, Nature, 445: 414-417.. In questo studio i ricercatori hanno sfruttato metodi di miniaturizzazione top down per fabbricare i contatti elettrici degli elementi di memoria; questi ultimi, però, sono costituiti da macchine molecolari ottenute mediante un approccio bottom up. In breve, la posizione dell’anello lungo il filamento del rotassano, che dipende dalla differenza di potenziale elettrico applicata ai contatti, determina la conducibilità elettrica della giunzione. Pertanto la memoria può essere scritta variando il potenziale elettrico applicato, mentre la lettura è affidata ad una misura di conducibilità.

Grazie alla fabbricazione di contatti elettrici di spessore inferiore a 100 nm, è stato possibile costruire elementi di memoria contenenti non più di 100 molecole di rotassano, raggiungendo l’incredibile densità di 1011 bit per cm2 (Green 2007). Alcuni scienziati vedono in queste ed in altre ricerche collegate i primi passi verso la costruzione di una nuova generazione di computer (computer chimici) che, basandosi su componenti di dimensioni nanometriche, potrebbero offrire prestazioni molto superiori a quelle dei calcolatori oggi in uso. La cosa, forse, non stupisce più di tanto, se si pensa alle capacità di quello speciale, forse inimitabile, computer chimico che è il nostro cervello.