加载中…科技日报--分子存储器的突破：进入数据存储的新时代
(2024-05-06 10:22:03)
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俘精酰亚胺光开关可以以三种不同的形式存在。本研究开发了一种通过控制多重性和光异构化条件在不同形式之间定量切换的方法。图片来源：Lucie
Wohlrábová/IOCB布拉格
一些分子对外部光脉冲的反应是改变它们的结构并保持某些状态，这些状态可以从一个状态切换到另一个状态。这些通常被称为光开关，通常有两种可能的状态。然而，最近，捷克科学院有机化学和生物化学研究所（IOCB Prague）的科学家开发了一种分子，使光开关的可能性更进一步。这种新分子不是可以在两种状态之间转换，而是可以在三种不同的状态之间转换。这使其能够在分子结构中保存比迄今为止可能的更复杂的信息。
尽管科学家们已经知道类似的分子可以进入第三种状态，但他们选择不进行研究。原因是他们无法控制单个分子形式之间的转变，第三种形式的存在只会使分子的行为复杂化。目前，由TomášSlanina博士领导的小组的研究人员已经克服了这一障碍。 由博士生Jakub Copko和TomášSlanina博士合著的一篇关于这一主题的论文现已发表在《化学通讯》杂志上。
该论文的作者之一Jakub Copko说：“我们能够在三种状态之间精确而选择性地切换分子。”。
光开关的结构变化通常表现为宏观性质的改变。例如，当暴露在特定参数的光下时，分子可以改变其颜色，甚至肉眼可见。例如，蓝色可以变成黄色，反之亦然，这两种颜色可以分别被视为零和一。因此，单个分子的功能与存储位相同，也易于读取。
TomášSlanina博士指出：“然而，有一个区别，那就是由于它们的体积很小，它们可以存储比硅基芯片多一个数量级的信息。”他指出：“这一切只适用于足够稳定的光开关，以免在没有光的情况下自发地在单个状态之间切换。正是这一要求迄今为止很难满足，所以专家们甚至从未试图在一个分子内实现向第三种状态的转变。这是由于我们目前的发现才有可能实现的。”
在从第二种状态过渡到第三种状态时，显著变化的不是颜色，而是分子的几何形状。只要适合“塑造”分子，使其适合目标活性中心，或者相反，使其被推出目标活性中心时，这一点就特别方便。所有这些都是由特定波长的光脉冲触发的。可能的实际应用范围很广。然而，由于这是一个最近的发现，专家们才刚刚开始发现它的潜力。
Jakub Copko（左）和布拉格IOCB氧化还原光化学小组组长TomášSlanina。图片来源：TomášBello/IOCB布拉格
TomášSlanina小组的科学家们已经研究光开关很长时间了。具体来说，他们一直专注于被称为fulgids的物质，尽管与其他光开关相比，它们通常具有更好的性质，但世界上只有少数几个实验室正在研究这些物质。原因很简单：到目前为止，它们的准备工作非常复杂。
然而，雅各布•科普科也设法消除了这一障碍。他解释道：“当我开始攻读博士学位时，我花了长达一个月的时间才准备好一份fulgid。现在，多亏了我们的化学快捷方式，一个下午就做好了。”
他使用了所谓的一锅反应，这意味着所有的化学转化都发生在一个烧瓶中，无需分离和纯化所有中间产物。这不仅显著加快了制备，而且以更高的产率产生更清洁的反应，并减少了对环境的影响。
TomášSlanina补充道：“我们正在努力确保fulgid不仅是一组被列入教科书的物质，而且是一种受到更广泛曝光的物质。它可以在全球范围内推动光开关领域的发展。”
由于他的团队的工作，这种类型的光开关的制备现在非常简单，即使以前没有任何光开关化学经验，也可以在任何合成化学实验室进行。
一些分子对外部光脉冲的反应是改变它们的结构并保持某些状态，这些状态可以从一个状态切换到另一个状态。这些通常被称为光开关，通常有两种可能的状态。然而，最近，捷克科学院有机化学和生物化学研究所（IOCB Prague）的科学家开发了一种分子，使光开关的可能性更进一步。这种新分子不是可以在两种状态之间转换，而是可以在三种不同的状态之间转换。这使其能够在分子结构中保存比迄今为止可能的更复杂的信息。
尽管科学家们已经知道类似的分子可以进入第三种状态，但他们选择不进行研究。原因是他们无法控制单个分子形式之间的转变，第三种形式的存在只会使分子的行为复杂化。目前，由TomášSlanina博士领导的小组的研究人员已经克服了这一障碍。 由博士生Jakub Copko和TomášSlanina博士合著的一篇关于这一主题的论文现已发表在《化学通讯》杂志上。
该论文的作者之一Jakub Copko说：“我们能够在三种状态之间精确而选择性地切换分子。”。
光开关的结构变化通常表现为宏观性质的改变。例如，当暴露在特定参数的光下时，分子可以改变其颜色，甚至肉眼可见。例如，蓝色可以变成黄色，反之亦然，这两种颜色可以分别被视为零和一。因此，单个分子的功能与存储位相同，也易于读取。
TomášSlanina博士指出：“然而，有一个区别，那就是由于它们的体积很小，它们可以存储比硅基芯片多一个数量级的信息。”他指出：“这一切只适用于足够稳定的光开关，以免在没有光的情况下自发地在单个状态之间切换。正是这一要求迄今为止很难满足，所以专家们甚至从未试图在一个分子内实现向第三种状态的转变。这是由于我们目前的发现才有可能实现的。”
在从第二种状态过渡到第三种状态时，显著变化的不是颜色，而是分子的几何形状。只要适合“塑造”分子，使其适合目标活性中心，或者相反，使其被推出目标活性中心时，这一点就特别方便。所有这些都是由特定波长的光脉冲触发的。可能的实际应用范围很广。然而，由于这是一个最近的发现，专家们才刚刚开始发现它的潜力。
Jakub Copko（左）和布拉格IOCB氧化还原光化学小组组长TomášSlanina。图片来源：TomášBello/IOCB布拉格
TomášSlanina小组的科学家们已经研究光开关很长时间了。具体来说，他们一直专注于被称为fulgids的物质，尽管与其他光开关相比，它们通常具有更好的性质，但世界上只有少数几个实验室正在研究这些物质。原因很简单：到目前为止，它们的准备工作非常复杂。
然而，雅各布•科普科也设法消除了这一障碍。他解释道：“当我开始攻读博士学位时，我花了长达一个月的时间才准备好一份fulgid。现在，多亏了我们的化学快捷方式，一个下午就做好了。”
他使用了所谓的一锅反应，这意味着所有的化学转化都发生在一个烧瓶中，无需分离和纯化所有中间产物。这不仅显著加快了制备，而且以更高的产率产生更清洁的反应，并减少了对环境的影响。
TomášSlanina补充道：“我们正在努力确保fulgid不仅是一组被列入教科书的物质，而且是一种受到更广泛曝光的物质。它可以在全球范围内推动光开关领域的发展。”
由于他的团队的工作，这种类型的光开关的制备现在非常简单，即使以前没有任何光开关化学经验，也可以在任何合成化学实验室进行。
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