Nanotechnologie zorgt voortdurend voor nieuwe records in miniaturisatie. Vermindering van de afmeting van elektronische componenten, echter, heeft fysieke grenzen die binnenkort zullen worden bereikt. Nieuwe materialen en componenten zijn vereist. Dit is waar moleculaire elektronica om de hoek komt kijken. Wetenschappers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) zijn er nu in geslaagd een moleculaire tuimelschakelaar te ontwikkelen die niet alleen in de geselecteerde positie blijft, maar kan ook zo vaak worden omgedraaid als gewenst. Dit wordt gemeld in Natuurcommunicatie .

"Door conventionele componenten op basis van silicium te vervangen, bijv. een knop, door individuele moleculen, toekomstige elektronische schakelingen kunnen worden geïntegreerd op een ruimte die een factor 100 kleiner is, " zegt Lukas Gerhard van KIT's Institute of Nanotechnology.

De basisstructuur van de elektromechanische schakelaar bestaat uit enkele koolstofatomen. Drie zwavelatomen vormen de voeten die zijn bevestigd aan een glad gouden oppervlak. De tuimelhendel eindigt in een nitrilgroep met een stikstofatoom. Het wordt omgedraaid wanneer spanning wordt toegepast. Het resulterende elektrische veld oefent een kracht uit op de lading van het stikstofatoom. Op deze manier, contact met een tweede elektrode (hier, de gouden punt van een scanning tunneling microscoop) is vastgesteld.

De complete schakelaar meet niet meer dan een nanometer. Ter vergelijking:de kleinste structuren die in de halfgeleidertechnologie worden gebruikt, hebben een afmeting van 10 nm. "Moleculaire elektronica, Vandaar, zou een grote vooruitgang zijn, ' zegt Gerard.

Niet alleen de grootte van de schakelaar is opmerkelijk, maar het feit dat het betrouwbaar en voorzienbaar werkt. Dit betekent dat de werking ervan altijd leidt tot een schakeltoestand. Het contact is open of gesloten. Tot dusver, implementatie van dit principe is vaak mislukt vanwege onvoldoende beheersbaarheid van elektrisch contact van individuele moleculen. Voor de eerste keer, KIT-onderzoekers zijn er nu in geslaagd om zo'n contact tussen een molecuul en een gouden tip zo vaak als gewenst elektrisch en mechanisch te openen en te sluiten, zonder dat er plastische vervorming ontstaat.

Naar de mening van Gerard, vooruitgang in de synthetische chemie heeft geleid tot de mogelijkheid om een ​​grote verscheidenheid aan miljarden moleculaire bouwstenen met identiek atomair ontwerp beschikbaar te stellen. "Hun onderlinge verbondenheid, echter, vereist dat ze worden aangeraakt zonder te worden beschadigd." Zo'n zachte methode is nu gevonden en Gerhard beschouwt dit als de beslissende nieuwigheid.