CN101292291A - 分子量子存储器 - Google Patents

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Abstract

公开了用于实施分子量子存储器的设备、系统和方法。在一个实施例中，可以选择性地将极化电子源(104)和极化相反的电子源(106)耦合到探针组件的至少一个探针端部(117，119)。所述至少一个探针端部又可以电耦合到分子，从而可以使用从极化电子电流源选择性得到的时变极化电子电流而将信息写入到分子。

Description

分子量子存储器
背景技术
一般的磁存储器件利用嵌入的导体所产生的强磁场控制存储元件材料中的磁畴。用于形成诸如磁随机存取存储器(MRAM)的磁存储器件的材料常常以体块方式对这些强磁场做出反应。磁场耦合和体铁磁(bulkferromagnetic)存储材料的使用限制了MRAM的实际应用。另一方面，分子存储材料代表一种有吸引力的MRAM器件的替代产品，该分子存储材料包括能够利用自旋状态转换选择性地对多种磁存储状态进行寻址的那些分子。然而，尽管可以使用核磁共振(NMR)来对分子存储器的核自旋状态进行寻址，这种方法需要大的磁场和射频(RF)激励技术。
附图说明
附图被并入在本说明书中并构成其一部分，示出了依据本发明原理的一个或多个实施例，并和说明书一起解释这种实施例。附图未必是按比例绘制的，而是将重点放在阐释本发明的原理上。在附图中：
图1A示出适于实现分子量子存储器的范例系统；
图1B更详细地示出图1A的系统的若干部分；
图2A示出适于实现分子量子存储器的另一系统范例；
图2B更详细地示出图2A的系统的若干部分；以及
图3为示出实现分子量子存储器的范例工艺的流程图。
具体实施方式
以下详细描述参考了附图。可以在不同的附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的元件。在以下描述中，可以给出特定细节，例如特定结构、架构、接口、技术等，以便对本发明的各个方面有透彻的理解。然而，提供这种细节的目的是为了解释，不应被视为限制本发明。通过本发明的公开内容，对于本领域技术人员而言显而易见的是可以在脱离这些特定细节的其他范例中实施本发明的各个方面。此外，在某些情况下，省略对公知器件、电路和方法的描述，以免因不必要的细节使本发明的描述难以理解。
图1A示出根据本发明的一个实施例的范例系统100。系统100包括控制器102、极化电子电流源104和106、极化电子电流滤波器108和110、开关112、扫描探针组件115、扫描探针116和118、单分子磁体(SMM)122的阵列120、衬底124以及将控制器102耦合到系统100外部的其他器件(未示出)的共享总线或其他通信路径126，由此允许信息和/或数据流到控制器102和/或从控制器102流出。
系统100可以采用适于实施根据本发明的分子量子存储器的各种物理形式。例如，可以在诸如动态随机存取存储器(DRAM)器件或静态随机存取存储器(SRAM)器件(例如快速高速缓存或高速缓存加速器存储器件)的存储器件中实施系统100。或者，可以在诸如硬盘驱动器(HD)的数据存储装置中实施系统100。然而，如本领域技术人员将认识到的那样，名称“存储器件”和/或“数据存储装置”有些随意，在不脱离本发明的范围或精神的情况下可以将它们互换使用。显然，本发明不限于如何在这点上表征系统100的实施方式。此外，本领域技术人员将认识到系统100可以仅仅是示意性表示，可能不是按比例示出的。此外，从图1中排除掉了与本发明没有特定相关性的系统100的某些特征或其元件，以免使本发明难以理解。
在各种实施例中，控制器102可以是任何控制和/或处理逻辑和/或包括能够控制和/或处理适于实施根据本发明的分子量子存储器的功能的这种逻辑的器件集合，如以下更加详细描述的那样。例如，仅举出几种可能性，控制器102可以包括以分立的控制器集成电路(IC)或微控制器IC的形式实现的控制逻辑。然而，本发明不限于此，再举几个其他例子，可以将控制器102实现为通用处理器和/或专用IC(ASIC)。此外，控制器102可以包括单个器件(例如微处理器IC)，或可以包括多个器件(例如封装的逻辑IC集合)。
在一个实施例中，控制器102可以能执行支持实施分子量子存储器的若干任务中的任一种。这些任务例如可以包括通过施加到开关112、源104/106和/或滤波器108/110的适当控制信号将数字信息(例如二进制数据)转换成可变频率开关模式，尽管本发明不限于此。控制器102还可以为探针116/118提供扫描控制。在一个实施例中，系统100的元件104-124可以处于诸如DRAM器件的分立器件中，而控制器102虽然耦合到该器件，但可以与其区分开。在这种布置中，可以将控制器102描述为存储器和/或硬盘控制器和/或控制逻辑，尽管(当然)赋予控制器102的名称不限制本发明。
极化电子电流源104和106可以包括能够生成和/或提供极化电子电流的任何器件和/或材料。尽管将电流源104标示为上自旋(spin-up)极化电流源，而将电流源106标示为下自旋(spin-down)极化电流源，但这些标示仅仅是为了以下讨论系统100而采用的任意约定。本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围和精神的情况下可以容易地将源104和106分别标示为下自旋和上自旋源。
在一个实施例中，源104可以包括适于提供上自旋极化电子电流的半金属材料，而源106可以包括适于提供下自旋极化电子电流的不同半金属材料。半金属材料是一类已知的铁磁材料，其中，由于铁磁退耦(ferromagnetic decoupling)，在费米能级处两个分子电子自旋子带中仅有一个具有可察觉到的态密度，导致基本完整的载流子电子自旋极化。在已知的半金属中，仅举几个例子，有诸如MnAs和CrAs的“锌-闪锌矿”化合物，诸如NiMnSb和PtMnSb的“半亥斯勒相(semi-Heusler phase)”，诸如La.70Sr.30MnO3和Fe3O4的“混合价钙钛矿”以及二元氧化物CrO2。可以以体晶体的形式合成半金属材料，或者可以将其形成为包括硅衬底的各种衬底上的分子薄层。如本领域技术人员将认识到的那样，可以用半金属材料形成基本完全自旋极化的可控电子电流源。
然而，尽管源104和106可以使用半金属材料，但本发明不限于此，本领域技术人员将认识到，可以在源104和106中使用其他铁磁材料以提供极化电子电流。例如，已知铁磁单晶Ni<110>线可提供极化电子电流。
极化电子电流滤波器108和110可以包括能够传导和/或传送仅具有一个极性的电子电流的任何器件和/或材料。换言之，电流滤波器108和110可以包括能够滤除具有特定极化的电子电流的任何器件和/或材料。尽管将滤波器108标示为上自旋极化电流滤波器(即，滤波器108传导下自旋电流)，而将滤波器110标示为下自旋极化电流滤波器(即，滤波器110传导上自旋电流)，但这些标示仅仅是为了以下讨论系统100而采用的任意约定。于是，与以上关于源104和106的讨论相类似，本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围和精神的情况下可以容易地将滤波器108和110分别标示为下自旋和上自旋滤波器。
在一个实施例中，滤波器108可以包括适于滤除上自旋电子电流(即，适于基本仅传导下自旋电子电流)的半金属材料，而滤波器110可以包括适于滤除下自旋电子电流(即，适于基本仅传导上自旋电子电流)的不同半金属材料。如本领域技术人员将认识到的那样，可以用半金属材料形成具有基本完全自旋极化特性的可控电子电流滤波器。
然而，尽管滤波器108和110可以使用半金属材料，但本发明不限于此，本领域技术人员将认识到，也可以在滤波器108和110中使用其他材料来提供极化电子电流滤波功能。例如，已知铁磁单晶Ni<110>线可传导仅具有一个极性的电子电流。开关112可以包括能够在传导和/或传送仅具有一个极性的电子电流与传导和/或传送具有其他极性的电子电流之间快速切换的任何器件和/或机构。
探针组件115可以包括能够向探针116和118传送极化电子电流或从探针116和118传送极化电子电流的任何器件和/或机构。在一个实施例中，组件115可以结合一些与在常规扫描隧道显微镜(STM)探针组件中所发现的机构相类似的机构，从而组件115可以能在阵列120的SMM 122上方和/或穿过其扫描探针116和118。尽管图1示出的探针组件115不包括104-112诸项，但本发明不限于图1所示的实施方式，完全可以将104-112诸项包括在探针组件115中。类似地，可以在探针组件115中包括控制器102。
探针116和118可以能向SMM 122传送极化电子电流或从SMM 122传送极化电子电流。即，探针116和118可以能相对于阵列120的SMM 122保持空间取向，使得当在阵列120上方和/或穿过其扫描探针116/118时，可以在探针116/118和SMM 122之间发生电子电流隧穿，如以下更加详细讨论的那样。用于使STM探针与固态材料相互作用的技术是公知的。
SMM 122的阵列120可以包括SMM 122的任何适当阵列。例如，阵列120可以包括使用常规淀积技术淀积的SMM单分子层。SMM 122可以包括多种公知分子化合物中的一种，以表现出类似于体铁磁体的实质电子自旋基态和磁滞循环。无论是体块或层形式，单个SMM中的电子自旋之间的较强的分子内交换力都相对于较弱的分子间磁耦合占据支配地位。虽然将阵列120的分子标示为SMM 122，但是本领域技术人员将认识到，根据本发明，可以用表现出类似于体铁磁体的实质电子自旋基态和磁滞循环的任何分子来形成阵列120，无论这些分子是否被识别、描述和/或标示为SMM。
在一个实施例中，每个SMM 122可以包括具有十二个锰离子的簇合物Mn12O12(CH3COO)16(H2O)4(以下常简称为“Mn12”)。可以将Mn12视为具有电子自旋S＝10基态，该基态源于每个均具有2单位的上自旋电子自旋动量的八个Mn(III)原子与每个均具有3/2单位的下自旋电子自旋动量的四个Mn(IV)原子的组合。可以利用诸如分子束外延的标准技术将Mn12分子的稳定单分子层直接淀积到衬底上，以获得在磁性上独立的SMM的阵列，例如阵列120。然而，本发明不限于特定类型的SMM，并且本领域技术人员将认识到，SMM 122可以包括表现出适当的电子自旋基态和磁滞的其他分子化合物。很好地表征了包括诸如Fe、V、Cr和Co的过渡金属离子的其他SMM。此外，如以下更加详细讨论的那样，可以可控地产生个体SMM，例如SMM 122中的任一个，使其处于对应于分子自旋S的量子化投影<m>的2S+1个自旋本征态之一。
可控地产生具有特定内部自旋状态的个体SMM就能够实现信息存储。例如，容易认识到，诸如Mn12的个体SMM可以表现出2S-1个唯一的受激自旋态，其由分子自旋量子数S在主分子对称轴上的投影<m>来标示。于是，例如，每个Mn12 SMM可以表现出2S-1＝2(10)-1＝19个唯一的受激自选态。根据本发明，如以下更加详细解释的那样，可以利用采用时变极化电流波形(PCW)的形式的极化电子来可控地制备每个SMM(例如每个SMM122)，从而可以占据这些受激自旋态中的一个或多个。
图1B更详细地示出系统100的若干部分，包括组件115、探针116/118和一个SMM 122。如上所述，组件115可以将探针116和118设置在个体SMM 122之上，使得相应的探针端部117和119可以经由隧穿向SMM传送极化电子电流和/或从SMM传送极化电子电流。
图2A示出根据本发明的另一实施例的系统200，而图2B更详细地示出系统200的若干部分。系统200包括控制器202、扫描探针组件204、扫描探针206和208、单分子磁体(SMM)212的阵列210、衬底214以及将控制器202耦合到系统200外部的其他器件(未示出)的共享总线或其他通信路径216，由此允许信息和/或数据流到控制器202和/或从控制器202流出。如图2B所示，探针206和208具有相应的端部218和220，所述端部218和220包括相应的触点222和224。
系统200可以采用适于实施根据本发明的分子量子存储器的各种物理形式。例如，类似于以上关于系统100的讨论，可以在诸如随机存取存储器(RAM)器件的存储器件或诸如硬盘驱动器(HD)的数据存储装置中实施系统200。然而，如本领域技术人员将认识到的那样，名称“存储器件”和/或“数据存储装置”有些随意，在不脱离本发明的范围或精神的情况下可以将它们互换使用。显然，本发明不限于如何在这点上表征系统200的实施方式。另外，本领域技术人员将认识到系统200可以仅仅是示意性表示，可能不是按比例示出的。此外，从图2A/B中排除掉了与本发明没有特定相关性的系统200的某些特征或其元件，以免使本发明难以理解。
在一个实施例中，控制器202可以能执行支持实施分子量子存储器的若干任务中的任一种。这些任务例如可以包括将数字信息(例如二进制数据)转换成提供给探针206和/或208的可变频率电子电流，尽管本发明不限于此。控制器202还可以为探针206/208提供扫描控制。在一个实施例中，系统100的元件204-214可以处于诸如DRAM器件或硬盘驱动器装置的分立器件中，而控制器202虽然耦合到该器件，但可以与其区分开。在这种布置中，可以将控制器202描述为存储器和/或硬盘控制器和/或控制逻辑，尽管(当然)赋予控制器202的名称不限制本发明。例如，仅举出几种可能性，控制器202可以包括以分立的控制器IC或微控制器IC的形式实现的控制逻辑。然而，本发明不限于此，再举几个其他例子，可以将控制器202实现为通用处理器和/或ASIC。此外，控制器202可以包括单个器件(例如微处理器IC)，或可以包括多个器件(例如封装的逻辑IC集合)。
与系统100不同的是，系统200的触点222和224可以发射极性相反的电子电流和/或对极性相反的电子电流进行滤波。于是，虽然赋予触点222和224的描述性名称决不限制本发明，但可以将触点222和224描述为极化电流发射器。换言之，当控制器202为探针206提供时变电子电流时，触点222可以发射具有第一极性(例如“上”极性)的时变电子电流(即，触点222可以从控制器202提供给探针206的所述电流中滤除“下”极化电流)。类似地，当控制器202为探针208提供时变电子电流时，触点224可以发射具有第二极性(例如“下”极性)的时变电子电流(即，触点224可以从控制器202提供给探针208的所述电流中滤除“上”极化电流)。当然，如以上针对系统100所述，将系统200的触点222描述为滤除“下”极化电流而将触点224描述为滤除“上”极化电流的选择完全是任意的。
在一个实施例中，触点222和224分别包括能够发射极性相反的基本完全极化的电子电流和/或对极性相反的基本完全极化的电子电流进行滤波的半金属电子电流材料。根据本发明，如以下更加详细解释的那样，可以利用由探针触点222和224发射的具有PCW形式的极化电子来可控地制备每个SMM(例如每个SMM 122)，从而可以占据SMM的受激自旋态中的一个或多个。
图3为流程图，示出了用于实施根据本发明的实施例的分子量子存储器的工艺300。尽管为了便于解释，可以针对图1A/B的系统100和/或图2A/B的系统200描述工艺300和相关工艺，但本发明不限于此，由根据本发明的适当器件和/或器件组合支持和/或执行的其他工艺或方案也是可能的。
工艺300可以从利用PCW选择性地制备或“写入”特定受激分子自旋态开始[动作302]。在动作302中使用的PCW可以取决于分子自旋本征态的性质。例如，很好地表征SMM Mn12的受激自旋本征态和选择性地制备这些状态所需的激励方案。实施动作302的一种方式是使系统100的控制器102将二进制信息转换成施加给开关112的时变调制信号，以便向探针116提供时变极化电子电流(即PCW)。
在动作302中使用的PCW可以包括具有变化脉冲宽度的上自旋和/或下自旋极化电子电流脉冲。该PCW然后可以从探针端部117隧穿到SMM122.将SMM 122暴露于PCW可以在时变极化电子电流和SMM分子自旋基态之间建立交换作用，以获得SMM 122中的受激自旋态。因为可以选择PCW的精确性质以获得一种或多种受激SMM自旋态，所以实施动作302可以允许以特定的信息状态可控地产生SMM 122。换言之，可以利用SMM122通过执行动作302来存储信息。
实施动作302的另一种方式是使系统200的控制器202向探针206和/或208提供时变电流。当该电流流过触点222和/或224时，这些触点中的铁磁半金属材料可以对所提供的电流进行滤波，从而可以从触点222和/或224发射包括上自旋和/或下自旋极化电子电流脉冲的时变极化电子电流(即PCW)。所得的“写入”PCW可以包括两种极化相位，使得触点222和/或224可以向SMM 212提供PCW的两种极化分量。然后所得的时变PCW可以从探针触点222和/或224隧穿到SMM 212中，从而以与上述方式相类似的方式可控地产生SMM中的受激自旋态。
尽管本发明不限于涉及特定PCW和特定SMM的动作302，但是可以通过考虑SMM 122包括Mn12的范例实施例可以有助于理解动作302。对于Mn12而言，如上所述，通过向SMM施加具有离散频谱的连贯磁脉冲(coherent magnetic pulse)，可以可控地和/或选择性地占据十九个受激自旋态(跨过两个自旋簇(spin manifold))。因此可以在SMM中存储0(即，对应于SMM自旋基态)和19之间的任意整数。可以使用公知技术将具有离散频谱的连贯磁脉冲转换成适用于动作302的时变PCW。
工艺300可以继续读取受激分子的自旋态[动作304]。这样做的一种方式是收集从被动作302置于受激自旋态下并在动作304中暴露于另一PCW的SMM发射的极化电子电流。在一个实施例中，系统100的控制器102可以调节开关112以产生PCW，从而查询SMM 122的受激态。然后，该PCW可以通过探针端部117和SMM 122之间的隧穿和/或散射与SMM 122相互作用。根据动作302在SMM 122中产生的特定受激自旋态，所得的散射电流可以具有与极化相关的振幅变化。从SMM 122散射的电流的与极化相关的振幅可以被探针118的端部119收集并提供给滤波器108和110。控制器102可以分析滤波器108/110的输出以确定SMM 122的极化态，因此确定在动作302中存储在SMM 122中的信息。通过这种方式，可以在动作304中访问或“读取”在动作302中存储或“写入”到SMM 122的任意整数。
实施动作304的另一种方式是使系统200的控制器202向探针206和/或208提供时变电流波形，由此生成PCW，以查询SMM 212的受激态。查询PCW可以包括两种极化相位，使得触点222和/或224可以向SMM 212提供PCW的两种极化分量。PCW与SMM 212的相互作用可以产生从SMM212散射的极化电子电流，可以由端部222和/或224对该极化电子电流进行滤波并由控制器202对其进行分析，以“读取”SMM 212的自旋态。例如，PCW可以由一些由端部222发射的具有“上”极化且其散射振幅由端部224检测或“滤波”的电流脉冲构成。类似地，PCW也可以由一些由端部224发射的具有“下”极化且其散射振幅由端部222检测或“滤波”的电流脉冲构成。
工艺300可以以擦除受激分子自旋态而结束[动作306]。实施动作306的一种方式是使系统100的控制器102提供施加给开关112的时变调制信号，以便向探针116提供时变极化电子电流(即PCW)。在动作306中提供给SMM 122的PCW可以包括由控制器102选择和/或制备的具有变化脉冲宽度的上自旋和/或下自旋极化电子电流脉冲，以便使SMM 122返回其电子自旋基态。换言之，可以采用动作306将SMM 122置于适于实施另一“写入”动作，例如动作302的自旋态下。
实施动作306的另一种方式是使系统200的控制器202向探针206和/或208提供时变电流。所得的“擦除”PCW可以包括两种极化相位，使得触点222和/或224可以向SMM 212提供PCW的两种极化分量。然后所得的时变PCW可以从探针触点222和/或224隧穿到SMM 212中，以可控地将SMM 212置于其自旋基态和/或适于进一步处理(例如实施工艺300的新实例)的自旋态下。
不必按照所示的次序实施图3所示的动作；也不必执行所有动作。而且，不依赖于其他动作的那些动作可以与所述其他动作并行执行。此外，可以在硬件和/或固件和/或软件中实施和/或利用硬件和/或固件和/或软件执行工艺300的一些动作。然而，本发明不限于此，可以在硬件和/或固件中实施的动作也可以在软件中实施。显然，可以根据本发明的范围和精神构思出很多这种工艺300的软件和/或硬件和/或固件实现的组合。此外，至少可以将工艺300中的一些动作实施为在机器可读介质中实施的指令或指令组。
根据本发明原理的一种或多种实施例的以上描述提供了图示和说明，但是并非旨在穷举或将本发明的范围限于所公开的精确形式。根据以上启示，修改和变化都是可能的，或者可以通过实施本发明的各种实施例获得修改和变化。显然，可以采用很多实施例来提供实施根据本发明的分子量子存储器的方法、设备和/或系统。
除非明确描述，否则不应将本申请的说明书中所用的元件、动作或指令视为对于本发明而言是关键性的或必不可少的。而且，如在本文中所使用的那样，冠词“一个”旨在包括一项或多项。另外，在一些情况下可以互换地使用用于描述本发明实施例的一些术语，例如“数据”和“值”。例如，本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以互换地使用术语极化态和自旋态。此外，当在这里或在所附权利要求书中使用诸如“耦合”或“相应的”等术语时，旨在较宽泛地解释这些术语。例如，短语“耦合到”可以视使用该短语的上下文而表示通信地、电气地和/或操作地耦合。在不实质脱离本发明的精神和原理的情况下，可以对本发明的上述实施例做出变化和修改。所有这种修改和变化旨在被包括在本文中且在本发明的范围内并受所附权利要求书的保护。

Claims (31)

1、一种设备，其包括：
极化电子电流源；
极化相反的电子电流源；
包括至少一个探针端部的探针组件，所述探针端部电耦合到分子；以及
能够选择性地将所述极化电子电流源或所述极化相反的电子电流源耦合到所述至少一个探针端部的开关机构。
2、根据权利要求1所述的设备，其中所述分子为单分子磁体(SMM)。
3、根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个探针端部至少能够向所述分子传送极化电子电流或从所述分子传送极化电子电流。
4、根据权利要求1所述的设备，其中所述探针组件至少包括第一和第二探针端部，所述第一探针端部主要用于将电子电流传送到所述分子，而所述第二探针端部主要用于从所述分子传送电子电流。
5、根据权利要求1所述的设备，还包括：
耦合到所述探针组件并至少能够传送极化电子电流的第一电流滤波器；以及
耦合到所述探针组件并至少能够传送极化相反的电子电流的第二电流滤波器。
6、根据权利要求5所述的设备，其中所述第一和第二电流滤波器包括半金属电子源。
7、根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个探针端部通过电子电流隧穿电耦合到所述分子。
8、根据权利要求1所述的设备，其中所述极化电子电流源和极化相反的电子电流源包括半金属电子源。
9、一种设备，其包括：
至少包括第一和第二探针端部的探针组件，所述探针端部电耦合到分子；
设置在所述第一探针端部上的极化电子电流的发射器；
设置在所述第二探针端部上的极化相反的电子电流的发射器；以及
能够选择性地将所述极化电子电流的发射器和/或所述极化相反的电子电流的发射器耦合到所述分子的机构。
10、根据权利要求9所述的设备，其中所述分子为单分子磁体(SMM)。
11、根据权利要求9所述的设备，其中所述探针端部至少能够向所述分子传送极化电子电流或从所述分子传送极化电子电流。
12、根据权利要求9所述的设备，其中所述探针端部通过电子电流隧穿电耦合到所述分子。
13、根据权利要求9所述的设备，其中所述极化电子电流的发射器和所述极化相反的电子电流的发射器包括半金属材料。
14、根据权利要求9所述的设备，其中所述能够选择性地将所述极化电子电流源和/或所述极化相反的电子电流源耦合到所述分子的机构包括控制逻辑。
15、一种系统，其包括：
衬底，其上设置有分子阵列；
具有至少一个探针端部的探针组件，所述组件至少能够相对于所述分子阵列来定位，从而可以选择性地将所述至少一个探针端部电耦合到所述分子阵列的个体分子；
极化电子电流源；
极化相反的电子电流源；
至少能够选择性地将所述极化电子电流源和/或所述极化相反的电子电流源耦合到所述至少一个探针端部的开关机构；以及
控制逻辑，其至少能够操作所述开关机构以向所述至少一个探针端部传送时变极化电子电流。
16、根据权利要求15所述的系统，其中所述分子包括单分子磁体(SMM)。
17、根据权利要求15所述的系统，其中所述极化电子电流源和所述极化相反的电子电流源包括半金属材料。
18、根据权利要求15所述的系统，其中所述控制逻辑至少能够通过操作所述开关机构而将信息写入到所述分子阵列。
19、根据权利要求15所述的系统，其中所述控制逻辑包括控制器集成电路(IC)、微控制器IC或专用集成电路(ASIC)中的一种。
20、一种系统，其包括：
衬底，其上设置有分子阵列；
具有第一和第二探针的探针组件，所述组件至少能够相对于所述分子阵列来定位，从而可以将所述第一和第二探针选择性地电耦合到所述分子阵列的个体分子；
设置在所述第一探针的端部上的第一极化电流发射器，所述第一极化电流发射器能够传送正极化电子电流；
设置在所述第二探针的端部上的第二极化电流发射器，所述第二极化电流发射器能够传送负极化电子电流；以及
至少能够选择性地向所述第一和第二探针提供电流的控制逻辑。
21、根据权利要求20所述的系统，其中所述分子包括单分子磁体(SMM)。
22、根据权利要求20所述的系统，其中所述极化电流发射器包括不同的半金属材料。
23、根据权利要求20所述的系统，其中所述控制逻辑至少能够通过选择性地将电流提供给所述第一和第二探针而将信息写入到所述分子阵列。
24、根据权利要求20所述的系统，其中所述控制逻辑包括控制器集成电路(IC)、微控制器IC或专用集成电路(ASIC)中的一种。
25、一种方法，其包括：
使用时变极化电子电流而将信息写入到分子；以及
从所述分子读取所述信息。
26、根据权利要求25所述的方法，其中将所述信息写入到所述分子包括制备所述分子的受激分子自旋态。
27、根据权利要求25所述的方法，其中所述分子为单分子磁体(SMM)。
28、根据权利要求25所述的方法，其中使用时变极化电子电流而将信息写入到所述分子包括选择性地将极化电子电流源和极化相反的电子电流源耦合到所述分子。
29、根据权利要求28所述的方法，其中所述极化电子电流源或极化相反的电子电流源中的至少一个包括半金属材料。
30、根据权利要求25所述的方法，其中从所述分子读取信息包括在选择性地将极化电子电流源或极化相反的电子电流源中的至少一个耦合到所述分子之后收集来自所述分子的电子电流。
31、根据权利要求25所述的方法，还包括：
使用时变极化电子电流从所述分子擦除所述信息。
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