's Werelds kleinste diode, de grootte van een enkel molecuul, is gezamenlijk ontwikkeld door Amerikaanse en Israëlische onderzoekers van de University of Georgia en de Ben-Gurion University of the Negev (BGU).

Hun studie zal online worden gepubliceerd in Natuurchemie op 4 april 2016.

"Het creëren en karakteriseren van 's werelds kleinste diode is een belangrijke mijlpaal in de ontwikkeling van moleculaire elektronische apparaten, " legt Dr. Yoni Dubi uit, een onderzoeker bij de BGU-afdeling Chemie en Ilse Katz Institute for Nanoscale Science and Technology. "Het geeft ons nieuwe inzichten in het elektronische transportmechanisme."

De voortdurende vraag naar meer rekenkracht verdringt de beperkingen van de huidige methoden. Deze behoefte drijft onderzoekers ertoe op zoek te gaan naar moleculen met interessante eigenschappen en manieren te vinden om betrouwbare contacten te leggen tussen moleculaire componenten en bulkmaterialen in een elektrode, om conventionele elektronische elementen op moleculaire schaal na te bootsen.

Een voorbeeld van zo'n element is de nanoschaaldiode (of moleculaire gelijkrichter), die werkt als een klep om de elektronische stroom in één richting te vergemakkelijken. Een verzameling van deze diodes op nanoschaal, of moleculen, heeft eigenschappen die lijken op traditionele elektronische componenten zoals een draad, transistor of gelijkrichter. Het opkomende gebied van elektronica met één molecuul kan een manier zijn om de wet van Moore te overwinnen - de observatie dat in de loop van de geschiedenis van computerhardware het aantal transistors in een dichte geïntegreerde schakeling ongeveer elke twee jaar is verdubbeld - buiten de grenzen van conventionele silicium-geïntegreerde schakelingen.

De groep van prof. Bingqian Xu aan het College of Engineering aan de Universiteit van Georgia nam een ​​enkel DNA-molecuul opgebouwd uit 11 basenparen en verbond het met een elektronisch circuit van slechts enkele nanometers groot. Toen ze de stroom door het molecuul maten, het vertoonde geen bijzonder gedrag. Echter, wanneer lagen van een molecuul genaamd "coralyne, " werden ingevoegd (of geïntercaleerd) tussen lagen DNA, het gedrag van de schakeling drastisch veranderd. De stroom sprong naar 15 keer grotere negatieve versus positieve spanningen - een noodzakelijke functie voor een nanodiode. "Samengevat, we hebben een moleculaire gelijkrichter geconstrueerd door specifieke, kleine moleculen in ontworpen DNA-strengen, " legt prof. Xu uit.

Dr. Dubi en zijn leerling, Elinor Zerah-Harush, construeerde een theoretisch model van het DNA-molecuul in het elektrische circuit om de resultaten van het experiment beter te begrijpen. "Het model stelde ons in staat om de bron van de diode-achtige functie te identificeren, die voortkomt uit het doorbreken van de ruimtelijke symmetrie in het DNA-molecuul nadat Coralyne is ingebracht."