Het is bijna 50 jaar geleden dat Gordon Moore voorspelde dat de dichtheid van transistors op een geïntegreerde schakeling elke twee jaar zou verdubbelen. "Moore's Law" is een self-fulfilling prophecy gebleken waar technologen op aandrongen, maar om door te gaan naar de toekomst, ingenieurs zullen ingrijpende veranderingen moeten doorvoeren in de structuur of samenstelling van circuits. Een mogelijke manier om dit te bereiken is om apparaten te ontwikkelen op basis van verbindingen met één molecuul.

Nieuw werk van de groep van Josh Hihath aan de UC Davis Department of Electrical and Computer Engineering, gepubliceerd op 16 februari in het tijdschrift Natuurmaterialen , zou technologen kunnen helpen die sprong te maken. Het laboratorium van Hihath heeft een methode ontwikkeld om de conformatie van "bedrading, " het oplossen van een botsing tussen theoretische voorspellingen en experimenten.

"We proberen transistors en diodes te maken van afzonderlijke moleculen, en helaas kun je momenteel niet precies bepalen hoe het molecuul contact maakt met de elektrode of wat de exacte configuratie is, "Hihath zei. "Deze nieuwe techniek geeft ons een betere meting van de configuratie, die belangrijke informatie zal opleveren voor theoretische modellering."

Tot nu, er is een grote kloof tussen het voorspelde elektrische gedrag van afzonderlijke moleculen en experimentele metingen, met resultaten die er wel tien keer naast liggen, zei Hihath.

Het experiment van Hihath maakt gebruik van een laag alkanen (korte ketens van koolstofatomen, zoals hexaan, octaan of decaan) met zwavel- of stikstofatomen aan elk uiteinde waardoor ze kunnen binden aan een gouden substraat dat als één elektrode fungeert. De onderzoekers brengen vervolgens de gouden punt van een Scanning Tunneling Microscope naar het oppervlak om een ​​verbinding te maken met de moleculen. Als de punt vervolgens wordt weggetrokken, de verbinding zal uiteindelijk bestaan ​​uit een knooppunt van één molecuul dat zes tot tien koolstofatomen bevat (afhankelijk van het destijds bestudeerde molecuul).

Door de punt van de STM te laten trillen terwijl de elektrische stroom over de junctie wordt gemeten, Hihath en collega's waren in staat om informatie te extraheren over de configuratie van de moleculen.

"Deze techniek geeft ons informatie over zowel de elektrische als mechanische eigenschappen van het systeem en vertelt ons wat de meest waarschijnlijke configuratie is, iets wat voorheen niet mogelijk was, ' zei Hihat.

De onderzoekers hopen dat de techniek kan worden gebruikt om betere voorspellingen te doen over het gedrag van circuits op molecuulschaal en om betere experimenten te ontwerpen.