Eén enkel molecuul waarvan de ladingstoestand en vorm naar believen kunnen worden veranderd:de laatste doorbraak op de CEMES zou een belangrijk voordeel moeten blijken in de race naar miniaturisatie. Naast het beheersen van de lading op een volledig omkeerbare manier, de onderzoekers hebben een verband onthuld tussen de lading van het molecuul en zijn geometrische vorm, effectief bruikbaar maken als een stukje informatie of een elektromechanisch systeem op nanometrische schaal. Deze perfect controleerbare heen-en-weer beweging op moleculair niveau is veelbelovend voor het creëren van ultracompact digitaal geheugen of nanomotoren. De resultaten van het team worden gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven .

Wat de onderzoekers van het CEMES in Toulouse hebben ontwikkeld, heet een moleculaire schakelaar:een molecuul dat onder invloed van een externe stimulus door elkaar in staat A of staat B kan komen. In dit specifieke experiment de twee toestanden komen overeen met verschillende moleculaire geometrieën:de samenstelling blijft hetzelfde, maar de vorm verandert. Om de verandering teweeg te brengen, er moet een elektron aan het molecuul worden toegevoegd, die de externe stimulus vormt. Het toevoegen van een elektron introduceert ook een extra afstotende kracht, waardoor bepaalde atomen verder van elkaar wegtrekken en de vorm van het molecuul verandert van een platte, vierkante configuratie naar een meer volumineuze piramidale configuratie.

Vanuit technisch oogpunt, de operatie wordt mogelijk gemaakt door het gebruik van een scanning tunneling microscope (STM). De STM dient zowel als een camera om de vorm van het molecuul te onthullen als als een hulpmiddel voor het injecteren van elektronen:wanneer de punt van de microscoop een elektrische spanning uitoefent, het molecuul krijgt een elektron en verandert van vorm, piramidaal worden. Het proces is volledig omkeerbaar:wanneer een sperspanning wordt toegepast, het molecuul laat het elektron vrij en herstelt een platte vorm en neutrale lading. De CNRS-onderzoekers hebben de ladingstoestand van het molecuul in beide configuraties gemeten met behulp van een atoomkrachtmicroscoop (AFM), waardoor het nauwe verband tussen de lading van het molecuul en zijn geometrische vorm tot stand wordt gebracht.

Deze schakelaar opent de weg naar tal van toepassingen, inclusief de synthese van elementaire geheugeneenheden op moleculaire schaal. Het vermogen van het molecuul om een ​​lading vast te houden en op verzoek af te geven, zou kunnen worden gebruikt om binaire informatie te coderen. Naast toepassingen in de moleculaire elektronica, het zou mogelijk zijn om de geometrische transformatie van het molecuul te gebruiken om een ​​nanomachine te produceren. Het regelen van de ladingsoverdracht die de geometrische transformatie bepaalt, zou de creatie van een stappenmotor mogelijk maken, bijvoorbeeld.