Lo sviluppo di tecnologie future sarà notevolmente aiutato dalla comprensione e dall'estrazione di caratteristiche a livello molecolare. Un gruppo di ricerca dell'Università di Tsukuba ha stabilito una sonda tridimensionale che può rappresentare il passaggio di una singola molecola tra due diverse conformazioni, indotto da una forza meccanica.

Questo risultato è particolarmente incoraggiante a causa dei livelli marcatamente diversi di conduttanza della carica elettrica da parte della molecola in queste diverse conformazioni, che potrebbe essere utilizzato in dispositivi di dimensioni molecolari.

Questo studio ha coinvolto il legame di singole molecole tra due elettrodi di silicio, creando una robusta "giunzione molecolare". Alterare la distanza tra questi elettrodi, in altre parole, applicando diversi livelli di forza meccanica alle singole molecole attaccate tra loro, ha mostrato che la corrente elettrica condotta da queste molecole è cambiata. Per una molecola testata, la corrente elettrica cambiava gradualmente man mano che la distanza diminuiva o aumentava, come ci si aspetterebbe. Però, per un'altra molecola, c'è stato un brusco cambiamento nella conduttanza, che è stato dimostrato corrispondere a un interruttore nella conformazione complessiva di questa molecola.

"Abbiamo creato tali giunzioni molecolari per il divinilbenzene e il dietilbenzene, " spiega l'autore principale Miki Nakamura della Graduate School of Pure and Applied Sciences dell'Università di Tsukuba. "Utilizzando la nostra sonda dinamica basata sulla microscopia a effetto tunnel, siamo stati in grado di dimostrare che l'applicazione di una forza meccanica al primo ha comportato un graduale cambiamento nella conduttanza della molecola. Però, per il dietilbenzene, abbiamo visto la conduttanza cambiare drasticamente, che abbiamo modellato come un passaggio da una conformazione cis a una trans e viceversa."

Questo lavoro si basa su studi precedenti che hanno caratterizzato con successo le proprietà specifiche delle singole molecole, come flessibilità, e proprietà di spin. C'erano anche precedenti suggerimenti secondo cui il brusco cambiamento del livello di conduttanza di una molecola è correlato alla sua capacità di passare rapidamente tra due diversi, conformazioni stabili. Però, il team di Tsukuba è il primo a immaginare direttamente questi cambiamenti.

Il leader del gruppo, il dott. Shigekawa della Facoltà di scienze pure e applicate dell'Università di Tsukuba, è entusiasta del potenziale di questo nuovo sviluppo. "Il nostro lavoro potrebbe avere implicazioni diffuse per la ricerca di base sulle proprietà elettroniche delle molecole, così come per lo sviluppo di macchine molecolari, " dice. "La capacità di combinare elettrodi semiconduttori allo stato solido con molecole organiche in questo tipo di giunzione aumenta il potenziale per ulteriori progressi nel calcolo molecolare".