미래 컴퓨터 하드 드라이브가 스마트 분자로 구현할 수 있는 획기적인 연구 결과가 나왔다.
영국 랭커스터대학(Lancaster University)을 비롯한 국제 연구팀이 트랜지스터처럼 작동할 수 있고 고전 컴퓨팅에 사용되는 1과 0과 같은 이진수 정보를 저장할 수 있는 단일 분자 ‘스위치’를 발견했다.
분자 크기는 약 5제곱 나노미터(㎚)다. 1나노미터는 10억분의 1m로 머리카락 굵기 10만분의 1m 크기다. 이는 원자 3~4개가 모인 크기와 같다. 논문에 따르면 분자 제곱 인치 당 약 250테라비트(Tbit) 정보 밀도를 제공할 수 있다. 이는 현재 하드 드라이브 스토리지 밀도 약 100배다.
연구 결과(논문명: Ambient Bistable Single Dipole Switching in a Molecular Monolayer)는 화학 분야 최고 학술지 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition)’ 최근호에 실렸다.
이번 연구는 유기염(organic salt) 분자를 미세한 전기를 흘려 밝거나 어둡게 전환시켜 이진 정보를 담을 수 있었다. 특히 이 정보는 실온 및 일반 공기압에서 기록 및 읽기, 삭제가 가능하다. 이는 컴퓨팅 저장 장치를 분자로 실제 적용하는데 매우 중요한 특성이다. 기존 분자 전자 장치 연구가 진행되고 있지만 대부분 진공상태나 매우 낮은 온도에서 수행됐다.
연구팀은 나노기술 연구에 필수 장비인 주사터널현미경(Scanning Tunnelling Microscope, STM)으로 순간적으로 전압이 올라갔다가 내려가는 미세한 전기 펄스(electric pulse)를 사용해 개별 분자를 밝게 또는 어둡게 전환했다. 또한 버튼을 누르면 정보를 읽고 지울 수 있었다.
스위칭 동안, 전기 펄스는 유기염 양이온과 음이온이 함께 적층되는 방식을 변화 시켜 분자가 밝거나 어둡게 보이게 한다.
연구팀은 “일반 조건 아래 밝고 어두운 상태를 오랜 시간 동안 안정적이고 자기조립 과정에서 단일 분자 두께로 고차원 층을 스스로 형성해야 하는데, 이러한 특징들은 모두 같은 분자에 결합한 첫 번째 연구다”라고 말했다.
이는 매우 중요하다. 자기조립을 통해 현재 전자기기에 사용되는 고가 제조 도구가 필요 없이 2차원 결정으로 고차원적인 구조를 만들 수 있다.
연구팀은 “화학은 복잡한 기능과 원자 수준 정밀도로 정교한 기능을 가진 분자를 만들 수 있기 때문에 미래가 매우 밝을 것”이라고 말했다.
하지만 연구팀이 발견한 특정 분자가 실제 하드 드라이브에 적용되기까지는 아직은 요원하다. 다만 분자를 이용한 새로운 개념을 증명한 중요한 연구 결과다.
한편 DNA를 구성하는 아데닌(A), 시토신(C), 구아닌(G), 티민(T)라는 4가지 요소를 사용하는 DNA 컴퓨터도 개발 중이다. 0과 1을 담을 수 있는 이진수 반도체와 달리 4가지 염기에 이진수를 담으면 양자컴퓨팅보다 강력한 컴퓨터를 만들 수 있다. DNA와 유전자에 있는 32억 개의 염기에 정보를 저장한다면 그야말로 획기적이다. 게다가 원자와 중성자 양성자 쿼크에 정보를 담는 날이 도래할 것이다.
[아스팩미래기술경영연구소] 김들풀 기자 itnews
출처: http://itnews.live/?p=33310
