Nell'elettronica molecolare, singole molecole vengono tese tra due elettrodi per formare un elemento elettricamente conduttivo in cui viene quindi misurata la conduttività molecolare. Sebbene il metodo alla base di questo fenomeno, la microscopia a effetto tunnel, sia stato insignito del Premio Nobel più di trent'anni fa, permane un grosso limite:per accedere alla conduttività molecolare, le molecole da misurare dovevano essere permanentemente attaccate agli elettrodi d'oro inorganici, di solito tramite ponti di zolfo.

"Abbiamo modificato i due elettrodi in un modo che non solo possiamo determinare la conduttività molecolare di una singola molecola. Piuttosto, ora siamo in grado di scambiare i composti a piacimento per misurare la conduttività di molte molecole diverse in successione", ha affermato Werner Nau, professore di chimica alla Jacobs University. Il suo gruppo di ricerca è dedicato allo sviluppo di nuovi metodi fisico-chimici e composti ibridi avanzati per le scienze della vita e dei materiali.

I risultati del loro lavoro di ricerca recentemente pubblicato sono stati selezionati come "Hot Paper" dai redattori della rivista Angewandte Chemie International Edition . La rivista classifica l'argomento come altamente rilevante in un campo di ricerca in rapida evoluzione.

Nella nuova configurazione di misurazione elettronica, entrambi gli elettrodi sono modificati con recettori macrociclici organici (vedi immagine) in modo che le molecole di soluto possano attaccarsi alla giunzione e anche staccarsi. Questo è paragonabile ai collegamenti a spina nell'ingegneria elettrica. Consentono di sostituire elementi elettrici, ad esempio per sostituire componenti difettosi o per incorporare quelli con proprietà diverse. "In parole povere, siamo riusciti a introdurre connessioni elettriche a livello di singole molecole. Ora utilizziamo legami supramolecolari anziché covalenti nel sito di conduzione. Ciò consente misurazioni ed effetti dinamici completamente nuovi", ha affermato Suhang He, uno dei principali autori della pubblicazione e ricercatore post-dottorato presso la Jacobs University. L'ulteriore vantaggio di questo approccio è che possono essere studiate molecole native non modificate, quindi l'introduzione invasiva di gruppi di zolfo non è più necessaria.

Nel loro primo studio, il team tedesco-cinese sta applicando le connessioni elettriche supramolecolari recentemente scoperte nel biorilevamento, tra le altre cose, per rilevare composti biologicamente rilevanti come la camptotecina, un farmaco usato nella chemioterapia. Misurando il cambiamento nella conduttività elettrica, ad esempio, è stato in grado di mostrare come le singole molecole di farmaco vengono protonate e deprotonate nelle nuove giunzioni elettriche. In fisica e ingegneria, il nuovo metodo elettronico molecolare ha il potenziale per applicazioni avanzate di calcolo molecolare. Questo perché mostra come le diverse proprietà dei conduttori molecolari possono essere misurate e testate rapidamente. + Esplora ulteriormente

Grandi progressi compiuti nell'imaging di un interruttore a singola molecola