Er zijn fysieke grenzen aan hoe krachtig computers kunnen worden als ze hun omvang willen behouden. Moleculaire elektronica kan dat probleem oplossen, en nu dragen SDU-onderzoekers bij aan dit veld met een nieuwe, efficiënt geleidend materiaal, op basis van moleculen.

Onze computers worden steeds krachtiger. Ze worden ook vaak kleiner - denk eens aan wat een standaard smartphone tegenwoordig kan in vergelijking met slechts een paar jaar geleden.

Maar de ontwikkeling kan niet blijven duren.

"Met onze huidige technologie, we zullen binnenkort de grens bereiken van hoe klein de componenten in een computer kunnen zijn, " zegt Steffen Bähring van de afdeling Natuurkunde, Chemie en Farmacie, Universiteit van Zuid-Denemarken. Hij bestudeert moleculen en voor dit onderzoek onderzocht hij hoe goed ze elektriciteit kunnen geleiden.

"De huidige technologie op basis van silicium bereikt de limiet binnen de komende 10 jaar en we hebben nog geen technologie klaar om het over te nemen. Maar moleculen zijn kandidaten om de limiet veel verder te verleggen, " hij gelooft.

Samen met internationale collega's Jonathan L. Sessler (Texas, VS), Dirk M. Guldi (Erlangen, Duitsland) en Atanu Jana (Shanghai, China), hij heeft zojuist een nieuwe wetenschappelijke studie gepubliceerd over de samenstelling van moleculen in vloeistoffen en als kristallijne materialen, die bijzonder interessant bleek te zijn.

De studie is gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society .

"We zien echt goede geleidbaarheidseigenschappen, wat een uiterst belangrijk kenmerk is als we het hebben over de ontwikkeling van elektronische apparaten en computers van de toekomst, " hij zegt.

Hij gelooft dat als we nog krachtigere computers willen dan nu, die ook klein blijven, dan moet de elektronica overgaan naar moleculaire dimensies, wat betekent dat de afzonderlijke componenten minder dan een nanometer groot zullen zijn.

De nieuwe 'moleculaire draad, ' die de onderzoekers in hun artikel beschrijven, is een goed voorbeeld en een elegant systeem, hij gelooft.

Steffen Bähring legt het principe in de nieuwe moleculaire draad als volgt uit:

"Dit is de eerste keer dat alleen neutrale moleculen, die in staat zijn elkaar te herkennen en in oplossing te vinden, worden gebruikt, waardoor een goed gedefinieerde driedimensionale structuur met halfgeleidereigenschappen wordt gevormd. Door verschillende componenten in te voegen, we kunnen de geleidbaarheid wijzigen en daarmee het systeem aansturen.

"Ons systeem verschilt van eerdere, die zijn gebaseerd op zouten die metalen bevatten. Deze zijn niet in staat om verschillende structuren te vormen zoals ons systeem.

"Een uitdaging bij het bouwen van elektronische apparaten van moleculen is dat de moleculaire draden voldoende geleidende eigenschappen moeten hebben. Maar er is ook een andere uitdaging:stabiliteit.

"Het is extreem moeilijk om zulke kleine dingen te controleren, en als we het hebben over moleculaire elektronica, stabiliteit is de grootste zwakte. Dit zijn elektroactieve materialen, en als je ze van energie voorziet, de moleculen worden opgeladen, en elke zwakte zal ervoor zorgen dat de moleculen breken, ", zegt Bähring.

Dergelijke moleculaire instabiliteit is ook bekend in de wereld die we kunnen zien. Een voorbeeld is hoe de moleculen in onze huid veranderen wanneer de huid energie opneemt uit het zonlicht als we haar niet beschermen met zonnebrandcrème.