Una singola molecola il cui stato di carica e la cui forma possono essere modificati a piacimento:l'ultima scoperta al CEMES dovrebbe rivelarsi un vantaggio chiave nella corsa alla miniaturizzazione. Oltre a controllarne la carica in modo completamente reversibile, i ricercatori hanno rivelato un legame tra la carica della molecola e la sua forma geometrica, rendendolo effettivamente fruibile come un po' di informazione o un sistema elettromeccanico su scala nanometrica. Questo movimento avanti e indietro perfettamente controllabile a livello molecolare è molto promettente per la creazione di memorie digitali o nanomotori ultra-densi. I risultati della squadra sono pubblicati in Lettere di revisione fisica .

Quello che i ricercatori del CEMES di Tolosa hanno sviluppato si chiama interruttore molecolare:una molecola che può adottare in modo intercambiabile lo stato A o lo stato B sotto l'influenza di uno stimolo esterno. In questo specifico esperimento, i due stati corrispondono a differenti geometrie molecolari:la composizione rimane la stessa ma cambia la forma. Per indurre il cambiamento, un elettrone deve essere aggiunto alla molecola, che costituisce lo stimolo esterno. L'aggiunta di un elettrone introduce anche una forza repulsiva aggiuntiva, facendo sì che alcuni atomi si allontanino l'uno dall'altro e cambiando la forma della molecola da piatta, configurazione quadrata a una configurazione piramidale più voluminosa.

Dal punto di vista tecnico, l'operazione è resa possibile dall'utilizzo di un microscopio a effetto tunnel (STM). L'STM serve sia come fotocamera per rivelare la forma della molecola sia come strumento per iniettare elettroni:quando la punta del microscopio applica una tensione elettrica, la molecola acquista un elettrone e cambia forma, diventando piramidale. Il processo è completamente reversibile:quando viene applicata una tensione inversa, la molecola rilascia l'elettrone e recupera forma piatta e carica neutra. I ricercatori del CNRS hanno misurato lo stato di carica della molecola in entrambe le configurazioni utilizzando un microscopio a forza atomica (AFM), stabilendo così lo stretto legame tra la carica della molecola e la sua forma geometrica.

Questo interruttore apre la strada a numerose applicazioni, compresa la sintesi di unità di memoria elementari su scala molecolare. La capacità della molecola di trattenere una carica e rilasciarla su richiesta potrebbe essere utilizzata per codificare informazioni binarie. Oltre alle applicazioni nell'elettronica molecolare, sarebbe possibile utilizzare la trasformazione geometrica della molecola per produrre una nanomacchina. Il controllo del trasferimento di carica che determina la trasformazione geometrica potrebbe consentire la creazione di un motore passo-passo, Per esempio.