In un articolo che sarà pubblicato nel prossimo numero di Nano , un gruppo di ricercatori della Shenyang Jianzhu University in Cina ha fornito una panoramica dei dispositivi elettronici a singola molecola, compresi dispositivi elettronici molecolari e tipi di elettrodi. Descrivono anche le sfide future per lo sviluppo di dispositivi elettronici basati su singole molecole nella speranza di attirare più esperti di altri campi a partecipare a questa ricerca.

Attualmente, i dispositivi elettronici tradizionali basati su materiali semiconduttori affrontano gravi sfide, non solo limiti tecnici e tecnologici, ma anche importanti limiti teorici. Con il rapido sviluppo delle nanotecnologie e la ricerca approfondita, i ricercatori hanno compiuto progressi nella teoria e nella pratica dei dispositivi elettronici molecolari negli ultimi anni

I dispositivi elettronici molecolari sono dispositivi che utilizzano molecole (comprese le biomolecole) con determinate strutture e funzioni per costruire un sistema ordinato su scala molecolare o su scala supramolecolare. Sfruttano l'effetto quantistico degli elettroni per funzionare, controllare il comportamento dei singoli elettroni, e realizzare le funzioni di rilevamento delle informazioni, in lavorazione, trasmissione e memorizzazione, come diodi molecolari, memorie molecolari, fili molecolari, transistor ad effetto di campo molecolare e interruttori molecolari.

Come sistema quantistico stabile con abbondanti proprietà fotoelettriche, le molecole hanno molte proprietà di trasporto elettronico diverse dai dispositivi a semiconduttore. I dispositivi elettronici molecolari presentano i seguenti vantaggi:(1) piccolo volume molecolare, che può migliorare l'integrazione e la velocità di funzionamento; (2) la selezione di componenti e strutture appropriati può modificare ampiamente le proprietà elettriche delle molecole; (3) le molecole sono facili da sintetizzare, e la struttura richiesta può essere formata con un metodo di autoassemblaggio; e (4) la scala molecolare è su scala nanometrica e presenta vantaggi in termini di costi, efficienza, e consumo di energia.

Con i tradizionali dispositivi elettronici a base di silicio che diventano sempre più piccoli, l'impatto degli effetti quantistici sta cominciando a emergere. La ricerca sull'elettronica molecolare ha compiuto progressi significativi. I ricercatori stanno aumentando la loro comprensione di caratteristiche come potenziali effetti termoelettrici, nuovi fenomeni di trasporto di spin indotti termicamente e resistenza differenziale negativa, e credi che più piccolo, prodotti high-tech più veloci e più "freddi" verranno realizzati in futuro.

Però, l'attuale lavoro di ricerca sui dispositivi molecolari è ancora teorico, e c'è ancora molto lavoro da fare in termini di affidabilità di fabbricazione del dispositivo, ripetibilità sperimentale, e costo di produzione. Perciò, lo scopo di questa revisione è attirare più esperti, studiosi e ingegneri provenienti da campi come la chimica, fisica e microelettronica a partecipare a questa ricerca in modo che i dispositivi elettronici molecolari possano diventare una realtà il prima possibile.