(PhysOrg.com) -- Man mano che l'elettronica diventa sempre più piccola, la necessità di comprendere i fenomeni su scala nanometrica diventa sempre più grande. Poiché i materiali mostrano proprietà diverse su scala nanometrica rispetto a quelle su scale più grandi, sono necessarie nuove tecniche per comprendere e sfruttare questi nuovi fenomeni. Un team di ricercatori guidati da Paul Weiss, Cattedra Fred Kavli dell'UCLA in Scienze dei nanosistemi, ha sviluppato uno strumento per studiare le interazioni su scala nanometrica. Il loro dispositivo è un tunnel a doppia scansione e una sonda a frequenza di microonde in grado di misurare le interazioni tra singole molecole e le superfici a cui le molecole sono attaccate.

"La nostra sonda può generare dati sulla fisica, chimico, e interazioni elettroniche tra singole molecole e substrati, i contatti a cui sono collegati. Proprio come nei dispositivi a semiconduttore, i contatti sono fondamentali qui, " ha osservato Weiss, che dirige il California NanoSystems Institute dell'UCLA ed è anche un illustre professore di chimica e biochimica e scienza e ingegneria dei materiali.

Il gruppo, che include anche il chimico teorico Mark Ratner della Northwestern University e il chimico sintetico James Tour della Rice University, hanno pubblicato i loro risultati nella rivista peer-reviewed ACS Nano .

Negli ultimi 50 anni, l'industria elettronica ha cercato di tenere il passo con la legge di Moore, la previsione fatta da Gordon E. Moore nel 1965 che la dimensione dei transistor nei circuiti integrati si sarebbe dimezzata circa ogni due anni. Il modello di costante diminuzione delle dimensioni dell'elettronica si sta avvicinando al punto in cui i transistor dovranno essere costruiti su scala nanometrica per tenere il passo. Però, i ricercatori hanno incontrato ostacoli nella creazione di dispositivi su scala nanometrica a causa della difficoltà di osservare fenomeni di dimensioni così ridotte.

Le connessioni tra i componenti sono un elemento vitale dell'elettronica su scala nanometrica. Nel caso di dispositivi molecolari, la polarizzabilità misura la misura in cui gli elettroni del contatto interagiscono con quelli della singola molecola. Due aspetti chiave delle misurazioni di polarizzabilità sono la capacità di eseguire la misurazione su una superficie con risoluzione subnanometrica, e la capacità di comprendere e controllare gli interruttori molecolari in entrambi gli stati on e off.

Per misurare la polarizzabilità delle singole molecole, il team di ricerca ha sviluppato una sonda in grado di eseguire misurazioni simultanee di microscopia a effetto tunnel (STM) e misurazioni della frequenza della differenza di microonde (MDF). Con le capacità MDF della sonda, il team è stato in grado di individuare gli interruttori di singole molecole sui substrati, anche quando gli interruttori erano spenti, una capacità chiave che mancava nelle tecniche precedenti. Una volta che la squadra ha individuato gli interruttori, potrebbero usare l'STM per cambiare lo stato in on o off e per misurare le interazioni in ogni stato tra gli interruttori delle singole molecole e il substrato.

Le nuove informazioni fornite dalla sonda del team si concentrano su quali saranno i limiti dell'elettronica, piuttosto che prendere di mira i dispositivi per la produzione. Anche, perché la sonda è in grado di eseguire un'ampia varietà di misurazioni, comprese quelle fisiche, chimica ed elettronica:potrebbe consentire ai ricercatori di identificare strutture sottomolecolari in biomolecole e complessi complessi.