Un team di ricerca guidato da fisici dell'Università tecnica di Monaco (TUM) ha sviluppato nanointerruttori molecolari che possono essere commutati tra due stati strutturalmente diversi utilizzando una tensione applicata. Questi possono servire come base per una classe pionieristica di dispositivi che potrebbero sostituire i componenti a base di silicio con molecole organiche.

Lo sviluppo di nuove tecnologie elettroniche guida l'incessante riduzione delle dimensioni dei componenti funzionali. Nel contesto di uno sforzo di collaborazione internazionale, un team di fisici dell'Università tecnica di Monaco di Baviera ha utilizzato con successo una singola molecola come elemento di commutazione per i segnali luminosi.

"Il passaggio con una sola molecola porta l'elettronica del futuro un passo più vicino al limite ultimo della miniaturizzazione, " afferma il nanoscienziato Joachim Reichert del Dipartimento di Fisica dell'Università tecnica di Monaco.

Struttura diversa, proprietà ottiche diverse

Il team ha inizialmente sviluppato un metodo che ha permesso loro di creare contatti elettrici precisi con molecole in forti campi ottici e di controllarli utilizzando una tensione applicata. Ad una differenza di potenziale di circa un volt, la molecola cambia struttura:diventa piatta, conduttivo e diffonde la luce.

Questo comportamento ottico, che differisce a seconda della struttura della molecola, è piuttosto eccitante per i ricercatori perché l'attività di dispersione - dispersione Raman, in questo caso, può essere sia osservato che, allo stesso tempo, acceso e spento tramite una tensione applicata.

Tecnologia impegnativa

I ricercatori hanno utilizzato molecole sintetizzate da team con sede a Basilea e Karlsruhe. Le molecole possono cambiare la loro struttura in modi specifici quando vengono caricate. Sono disposti su una superficie metallica e contattati utilizzando l'angolo di un frammento di vetro con un rivestimento metallico molto sottile come punta.

Serve come contatto elettrico, sorgente luminosa e collettore di luce, tutto in uno. I ricercatori hanno usato il frammento per dirigere la luce laser sulla molecola e misurare piccoli segnali spettroscopici che variano con la tensione applicata.

Il contatto elettrico delle singole molecole è estremamente impegnativo da un punto di vista tecnico. Gli scienziati hanno ora combinato con successo questa procedura con la spettroscopia a singola molecola, permettendo loro di osservare anche i più piccoli cambiamenti strutturali nelle molecole con grande precisione.

Concorso per il silicio

Uno degli obiettivi dell'elettronica molecolare è sviluppare nuovi dispositivi in ​​grado di sostituire i tradizionali componenti a base di silicio utilizzando molecole integrate e direttamente controllabili.

Grazie alle sue ridotte dimensioni, questo nanosistema è adatto per applicazioni in optoelettronica, in cui la luce deve essere commutata utilizzando variazioni di potenziale elettrico.