Sono passati quasi 50 anni da quando Gordon Moore aveva previsto che la densità dei transistor su un circuito integrato sarebbe raddoppiata ogni due anni. La "legge di Moore" si è rivelata una profezia che si autoavvera che i tecnologi hanno spinto a soddisfare, ma per continuare nel futuro, gli ingegneri dovranno apportare modifiche radicali alla struttura o alla composizione dei circuiti. Un modo potenziale per raggiungere questo obiettivo è sviluppare dispositivi basati su connessioni di singole molecole.

Nuovo lavoro del gruppo di Josh Hihath presso il Dipartimento di ingegneria elettrica e informatica della UC Davis, pubblicato il 16 febbraio sulla rivista Materiali della natura , potrebbe aiutare i tecnologi a fare quel salto. Il laboratorio di Hihath ha sviluppato un metodo per misurare la conformazione del "cablaggio" di una singola molecola, "risolvere uno scontro tra previsioni teoriche ed esperimenti.

"Stiamo cercando di realizzare transistor e diodi con singole molecole, e sfortunatamente al momento non puoi controllare esattamente come la molecola contatta l'elettrodo o qual è la configurazione esatta, " ha detto Hihath. "Questa nuova tecnica ci dà una migliore misurazione della configurazione, che fornirà informazioni importanti per la modellazione teorica."

Fino ad ora, c'è stato un ampio divario tra il comportamento elettrico previsto delle singole molecole e le misurazioni sperimentali, con risultati che sono diminuiti fino a dieci volte, Ha detto Hihath.

L'esperimento di Hihath utilizza uno strato di alcani (corte catene di atomi di carbonio, come l'esano, ottano o decano) con atomi di zolfo o di azoto su ciascuna estremità che consentono loro di legarsi a un substrato d'oro che funge da elettrodo. I ricercatori portano quindi la punta d'oro di un microscopio a scansione a tunnel verso la superficie per formare una connessione con le molecole. Quando la punta viene poi tirata via, la connessione alla fine consisterà in una giunzione a singola molecola che contiene da sei a dieci atomi di carbonio (a seconda della molecola studiata al momento).

Facendo vibrare la punta dell'STM mentre si misura la corrente elettrica attraverso la giunzione, Hihath e colleghi sono stati in grado di estrarre informazioni sulla configurazione delle molecole.

"Questa tecnica ci fornisce informazioni sulle proprietà elettriche e meccaniche del sistema e ci dice qual è la configurazione più probabile, qualcosa che prima non era possibile, " Ha detto Hihath.

I ricercatori sperano che la tecnica possa essere utilizzata per fare previsioni migliori su come si comportano i circuiti su scala molecolare e progettare esperimenti migliori.