Een enkel molecuul kan zich gedragen als de kleinste elektronische component van een elektronisch systeem. Onderzoekers op het gebied van moleculaire elektronica hebben de afgelopen jaren geprobeerd nieuwe benaderingen te ontwikkelen voor het gebruik van moleculen als elektronische logische componenten.

Een recente stap voorwaarts is gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang , als resultaat van een nieuwe samenwerking tussen natuurkundigen van CIC nanoGUNE, Donostia International Physics Centre (DIPC) en institutionele medewerkers. De studie resulteerde in een doorbraak die het voor het eerst mogelijk maakte om een ​​magnetisch apparaat met één molecuul te lezen.

"Het idee is fascinerend - om informatie op te slaan in een enkel molecuul en het te lezen, " zegt Nacho Pascual, Ikerbaskische professor en leider van de Nanoimaging Group bij nanoGUNE. "We weten al lang hoe we de moleculen moeten maken, maar we konden ze tot nu toe nooit in een circuit aansluiten, " zegt hij. Om dit doel te bereiken, wetenschappers gebruikten grafeenstrepen als elektrische draden; in aanvulling op, ze ontwierpen een methode om het molecuul op vooraf gedefinieerde plaatsen aan te pakken.

"We ontdekten dat het contact met het molecuul van cruciaal belang is voor hoe het moleculaire apparaat zich gedraagt, " zegt Jingcheng Li, eerste auteur van het artikel. "Deze ontdekking heeft ons ertoe gebracht de contactstap met atomaire-precisietechnologieën te richten."

Om het molecuul te maken, de onderzoekers gebruikten een chemische methode op basis van geleide chemische reacties over een metalen oppervlak. "De creatie van het moleculaire apparaat is eenvoudig, " zegt CiQUS-teamleider Diego Peña:"we hebben de bouwstenen ontworpen en gesynthetiseerd met 'lijmachtige' chemische uiteinden op de punten waar contacten moeten worden gemaakt; vanaf toen, de natuur doet de rest van het werk voor ons."

Om het proces te illustreren, gebruikt het team een ​​visuele metafoor:"We kunnen het zien als een moleculair LEGO, " ze zeiden.

Dr. Pascual zegt, "We leren hoe we de wetten van de natuur kunnen gebruiken om moleculen samen te voegen tot complexere nanostructuren."

De auteurs demonstreerden de werkfunctie van het moleculaire apparaat met behulp van scanning tunneling microscopie (STM), bevestigen onder welke omstandigheden de magnetische informatie die in het molecuul is opgeslagen het contact zou kunnen overleven, een nieuwe manier openen om nieuwe materialen voor efficiënte elektronica te ontwikkelen.