I dispositivi elettronici stanno diventando sempre più piccoli. I primi computer riempivano intere stanze. Oggi puoi tenerne uno nel palmo della tua mano. Ora il campo dell'elettronica molecolare sta portando la miniaturizzazione al livello successivo. I ricercatori stanno creando componenti elettronici così piccoli che non possono essere visti ad occhio nudo.

L'elettronica molecolare è una branca della nanotecnologia che utilizza singole molecole, o raccolte di molecole su nanoscala, come componenti elettronici. Lo scopo è creare dispositivi informatici in miniatura, sostituzione di materiali sfusi con blocchi molecolari.

Ad esempio, gli atomi di metallo possono essere trasformati in "fili molecolari" su scala nanometrica. Conosciuto anche come Extended Metal Atom Chains (EMAC), i fili molecolari sono catene unidimensionali di singoli atomi di metallo collegati a una molecola organica, chiamato un ligando, che funge da supporto. I composti molecolari del tipo a filo hanno una vasta gamma di potenziali usi, dalle luci a LED ai catalizzatori.

I ricercatori dell'Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) hanno trovato un modo semplice per creare fili molecolari di rame di diverse lunghezze aggiungendo o rimuovendo atomi di rame uno per uno. "Questo è il primo esempio di un filo di rame molecolare formato in modo graduale, processo atomo per atomo, "dice Julia Khusnutdinova, capo dell'Unità di Coordinamento Chimica e Catalisi dell'OIST. "Il nostro metodo può essere paragonato alla costruzione Lego in cui aggiungi un mattone alla volta, " lei dice.

I fili molecolari possono variare in lunghezza, con differenti lunghezze aventi differenti proprietà molecolari e applicazioni pratiche. Attualmente, l'EMAC più lungo riportato in letteratura è a base di nichel e contiene 11 atomi di metallo in un'unica catena lineare.

La creazione di fili molecolari di lunghezze diverse è difficile perché richiede ogni volta la sintesi di un ligando specifico. Il ligando, che può essere visto come un "isolante" per analogia con il mondo macro, aiuta i fili a formarsi riunendo gli atomi di metallo e allineandoli in una stringa lineare. Però, la creazione di ligandi di diverse lunghezze può essere un processo elaborato e complicato.

I ricercatori dell'OIST hanno trovato un nuovo modo per superare questo problema. "Abbiamo creato un singolo ligando dinamico che può essere utilizzato per sintetizzare più lunghezze di catena, " dice il dottor Oreste Rivada-Wheelaghan, primo autore del saggio. "Questo è molto più efficiente che creare un nuovo ligando ogni volta, " lui dice.

Nella loro carta, pubblicato in Angewandte Chemie Edizione Internazionale , i ricercatori descrivono il loro nuovo metodo graduale per creare fili molecolari di rame. "Il ligando si apre da un'estremità per far entrare un atomo di metallo e, quando la catena si estende, il legante subisce un movimento di scorrimento lungo la catena per accogliere più atomi di metallo, " dice il Prof. Khusnutdinova. "Questo può essere paragonato a una fisarmonica molecolare che può essere estesa e accorciata, " dice Rivada-Wheelaghan. Aggiungendo o rimuovendo atomi di rame uno alla volta in questo modo, i ricercatori possono costruire fili molecolari di diverse lunghezze, variabile da 1 a 4 atomi di rame.

Questo ligando dinamico offre un nuovo modo per i chimici di sintetizzare molecole con forme e proprietà specifiche, creando potenziale per molte applicazioni pratiche nella microelettronica e oltre.

"Il prossimo passo è sviluppare ligandi dinamici che potrebbero essere utilizzati per creare fili molecolari realizzati con altri metalli, o una combinazione di metalli diversi, " dice il dottor Rivada-Wheelaghan. "Ad esempio, inserendo selettivamente atomi di rame alle estremità della catena, e utilizzando un diverso tipo di metallo al centro della catena, potremmo creare nuovi composti con interessanti proprietà elettroniche, " dice il prof. Khusnutdinova.