اين سوئيچ مي‌تواند به دانشمندان در توسعه الکترونيک مولکولي براي افزاره‌هاي محاسباتي فراکوچک کمک کند.

مولکول‌ها از ديرباز به عنوان مولفه‌هاي مداري جايگزين ارائه شده‌اند. در سال 1974، پژوهشگران IBM توضيح دادند که چگونه يک مولکول منفرد مي‌تواند جريان را فقط در يک سمت عبور دهد، در نتيجه مانند يک ديود رفتار کند و از همان زمان مولفه‌هاي متنوع ديگر مانند ترانزيستورها و سوئيچ‌ها مطرح شدند.

از لحاظ نظري، الکترونيک تک مولکولي بايد از مشابه سيليکوني آن کوچکتر باشد و ممکن است توان مصرفي کمتري نياز داشته باشد.

اکنون «ويلهلم آوارتر» و همکارانش از دانشگاه صنعتي مونيخ، در نمايش افق‌هاي دوردست الکترونيک مولکولي، چيزي را خلق کرده‌اند که به ادعاي خودشان کوچکترين سوئيچ تا به امروز است. اين سوئيچ مولکولي مبتني بر تترافنيل - پورفيرين است.

اين مولکول يک مولکول حلقوي شکل با چهار جايگاه پيوندي در وسط است. دو مورد از اين جايگاه‌ها مي‌توانند در هر لحظه با يک جفت پروتون در پيکربندي شمال - جنوب يا شرق - غرب اشغال شوند.

در دماي اتاق، اين پروتون‌ها به اختيار خود بين اين دو پيکربندي حرکت مي‌کنند، ولي پژوهشگران با سرد کردن اين مولکول پورفيرين تا دماي 6 درجه کلوين، پروتون‌ها را در فقط يکي از پيکربندي‌ها قرار داده و سپس با استفاده از جريان الکتريکي اعمالي از نوک يک ميکروسکوپ تونل‌زني روبشي (STM) آن را به طور دلخواه تغيير دادند.

هنگامي که اين مولکول پورفيرين روي سطح نقره جذب مي‌شد، يک شکل منحني‌وارِ زيني به خود مي‌گرفت که باعث تغيير رسانايي اين دو پيکربندي پروتوني مي‌شد.

با اين روش، گروه «آوارتر» توانست فقط با سوئيچ پروتون‌ها بين شمال - جنوب و شرق - غرب رسانايي مولکول را با نوک STM بين دو حالت سوئيچ کند. نکته ديگر اين‌که، هنگامي که اين پژوهشگران يکي از پروتون‌ها را با STM برداشتند و يکي را باقي گذاشتند، توانستند بين چهار حالت رسانايي - شمال، جنوب، شرق و غرب- سوئيچ کنند.

«ساو- واي هلا»، متخصص سوئيچ‌هاي تک ‌مولکولي از دانشگاه اوهايو مي‌گويد: اين کار يک نمايش جالب است، زيرا اين مولکول در طول فرايند سوئيچ شکل طبيعي خود را از دست نمي‌دهد.

اين محققان، جزئيات نتايج کار تحقيقاتي خود را در مجله‌ «Nature Nanotechnology» منتشر کرده‌اند.

ارسال به کلوب