I ricercatori dell'Università di Pittsburgh hanno inventato un nuovo tipo di interruttore elettronico che esegue funzioni logiche elettroniche all'interno di una singola molecola. L'incorporazione di tali elementi a singola molecola potrebbe consentire dimensioni più piccole, Più veloce, e un'elettronica più efficiente dal punto di vista energetico. I risultati della ricerca, supportato da una sovvenzione di $ 1 milione dal W.M. Fondazione Keck, sono stati pubblicati online nel numero del 14 novembre di Nano lettere .
"Questo nuovo interruttore è superiore ai concetti di singola molecola esistenti, " disse Hrvoje Petek, ricercatore principale e professore di fisica e chimica presso la Kenneth P. Dietrich School of Arts and Sciences e condirettore del Petersen Institute for NanoScience and Engineering (PINSE) a Pitt. "Stiamo imparando come ridurre gli elementi dei circuiti elettronici a singole molecole per una nuova generazione di tecnologie avanzate e più sostenibili".
L'interruttore è stato scoperto sperimentando la rotazione di un gruppo triangolare di tre atomi di metallo tenuti insieme da un atomo di azoto, che è racchiuso interamente all'interno di una gabbia composta interamente da atomi di carbonio. Petek e il suo team hanno scoperto che gli ammassi metallici incapsulati all'interno di una gabbia di carbonio cava potrebbero ruotare tra diverse strutture sotto la stimolazione degli elettroni. Questa rotazione cambia la capacità della molecola di condurre una corrente elettrica, passando così tra più stati logici senza modificare la forma sferica della gabbia di carbonio. Petek afferma che questo concetto protegge anche la molecola in modo che possa funzionare senza l'influenza di sostanze chimiche esterne.
A causa della loro forma sferica costante, il prototipo di interruttori molecolari può essere integrato come elementi costitutivi simili ad atomi delle dimensioni di un nanometro (100, 000 volte più piccolo del diametro di un capello umano) in architetture di calcolo massicciamente parallele.
Il prototipo è stato dimostrato utilizzando una molecola Sc3N@C80 inserita tra due elettrodi costituiti da un substrato di ossido di rame atomicamente piatto e una punta di tungsteno atomicamente affilata. Applicando un impulso di tensione, il triangolo equilatero Sc3N potrebbe essere ruotato prevedibilmente tra sei stati logici.
La ricerca è stata condotta da Petek in collaborazione con i chimici del Leibnitz Institute for Solid State Research di Dresda, Germania, e teorici presso l'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina a Hefei, Repubblica Popolare Cinese. Gli esperimenti sono stati eseguiti dal ricercatore post-dottorato Tian Huang e dal professore assistente di ricerca Min Feng, entrambi nel Dipartimento di Fisica e Astronomia di Pitt.
