«Моделирование молекулярной структуры выполняющий логическую функцию «2 ИЛИ»»

23 января 2021 года в рамках реализации плана Научно-исследовательского института Региональных проблем информатизации Дагестанского государственного университета народного хозяйства, состоялся научный семинар «Моделирование молекулярной структуры выполняющий логическую функцию «2 ИЛИ»», на котором с докладом выступил доктор технических наук, ведущий научный сотрудник НИИ РПИ ДГУНХ Аpслaн Муcтaфaев.

В настоящее время наряду с развитием традиционной «кремниевой» микроэлектроники ведется широкий поиск принципиально новых решений. Одно из направлений, получившее название «молекулярная электроника», основано на попытках использовать отдельные молекулы в качестве элементной базы электронных устройств. Интерес к этому направлению обусловлен уникальными перспективами, которые открываются в том случае, если молекулярные агрегаты действительно могут быть использованы в качестве элементной базы. Так, соответствующие прогнозируемые степень интеграции и частота работы достигают порядка 1012 см-2 и 1014 Гц соответственно. Кроме того, сами по себе молекулы уже являются продуктом процессов самоорганизации, и, сумев применить их в качестве функциональных элементов, можно получить идеальную воспроизводимость последних.

Достигнуты значительные успехи в разработке и исследовании изделий молекулярной электроники: молекулярных проводов, молекулярных диодов, изготовленных из отдельных молекул. Также были получены хорошие результаты в технологии формирования надежного электрического контакта с электропроводящими молекулами. Достижения в области наноэлектроники делают возможным разработку более сложных молекулярных электронных структур, например, цифровых логических схем.

Докладчик описал процесс квантово-химического моделирования молекулы, выполняющей функцию логического элемента, с последующей оптимизацией равновесной пространственной конфигурации молекулы, кроме того, разработана конструкция и синтезирована топология слоев для изготовления подложки для монтажа молекулы и создания внешних интерфейсов.

Моделирование молекулярной структуры, проводилось в среде моделирования и квантово-химических расчетов HyperChem.

Предварительное моделирование показало, что возможностями современной технологии крайне затруднительно создать подложку для данной молекулярной структуры в виду достаточно малых расстояний между контактными областями молекул. Поэтому было принято решение удлинить входные и выходные области молекулы путем присоединения к ним цепочек на основе полифениленовых молекул. Данные молекулярные структуры не изменяют характер функционирования молекулы и являются проводниками зарядов.

Как показали результаты квантово-химического моделирования молекула, выполняющая функцию логического элемента «2ИЛИ» имеет сложную пространственную геометрию, что обусловливает определенную трудность в проектировании, а главное, в изготовлении подходящей подложки. Поэтому с помощью математического пакета Mathcad были предварительно проведены расчеты координат контактных областей подложки. Синтез топологии и изготовление исходной информации для изготовления шаблонов проводились с использованием системы автоматизированного проектирования топологии интегральных схем «Паром».

В обсуждении доклада приняли участие доктор технических наук, ведущий научный сотрудник НИИ Дмитрий Кобзаренко, кандидат экономических наук, доцент Карахан Раджабов, доктор экономических наук, директор НИИ ДГУНХ Сабина Савзиханова.