La nanotecnologia consente costantemente nuovi record nella miniaturizzazione. Riduzione delle dimensioni dei componenti elettronici, però, ha limiti fisici che verranno raggiunti presto. Sono necessari nuovi materiali e componenti. È qui che entra in gioco l'elettronica molecolare. Gli scienziati del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) sono ora riusciti a sviluppare un interruttore a levetta molecolare che non solo rimane nella posizione selezionata, ma può anche essere capovolto tutte le volte che si desidera. Questo è riportato in Comunicazioni sulla natura .

"Sostituendo i componenti convenzionali a base di silicio, per esempio. un interruttore, da singole molecole, i futuri circuiti elettronici potrebbero essere integrati su uno spazio più piccolo di un fattore 100, " dice Lukas Gerhard dell'Institute of Nanotechnology del KIT.

La struttura di base dell'interruttore elettromeccanico è costituita da pochi atomi di carbonio. Tre atomi di zolfo formano i piedi che sono fissati su una superficie liscia d'oro. La leva a ginocchiera termina con un gruppo di nitrile con un atomo di azoto. Viene capovolto quando viene applicata la tensione. Il campo elettrico risultante esercita una forza sulla carica dell'atomo di azoto. In questo modo, contatto con un secondo elettrodo (qui, la punta d'oro di un microscopio a effetto tunnel).

L'interruttore completo misura non più di un nanometro. Per confronto:le strutture più piccole utilizzate nella tecnologia dei semiconduttori hanno una dimensione di 10 nm. "Elettronica molecolare, quindi, sarebbe un grande progresso, " dice Gerhard.

Non è solo la dimensione dell'interruttore che è notevole, ma il fatto che funzioni in modo affidabile e prevedibile. Ciò significa che il suo funzionamento porta sempre a uno stato di commutazione. Il contatto è aperto o chiuso. Finora, l'attuazione di questo principio è spesso fallita a causa dell'insufficiente controllabilità del contatto elettrico delle singole molecole. Per la prima volta, I ricercatori del KIT sono ora riusciti ad aprire e chiudere un tale contatto tra una molecola e una punta d'oro elettricamente e meccanicamente tutte le volte che lo desiderano, senza che ne derivi una deformazione plastica.

Secondo Gerhard, il progresso nella chimica di sintesi ha portato alla possibilità di mettere a disposizione una grande varietà di miliardi di blocchi molecolari di identico design atomico. "La loro interconnessione, però, richiede che vengano toccati senza essere danneggiati." Un metodo così delicato è stato trovato ora e Gerhard ritiene che questa sia la novità decisiva.