Elektroniska enheter blir mindre och mindre. Tidiga datorer fyllde hela rum. Idag kan du hålla en i handflatan. Nu tar området molekylär elektronik miniatyriseringen till nästa nivå. Forskare skapar elektroniska komponenter så små att de inte kan ses med blotta ögat.

Molekylär elektronik är en gren av nanoteknik som använder enstaka molekyler, eller nanoskala samlingar av molekyler, som elektroniska komponenter. Syftet är att skapa miniatyrenheter, ersätta massmaterial med molekylära block.

Till exempel, metallatomer kan göras till nanoskala 'molekylära trådar'. Även känd som Extended Metal Atom Chains (EMAC), molekyltrådar är endimensionella kedjor av enstaka metallatomer anslutna till en organisk molekyl, kallas en ligand, som fungerar som ett stöd. Molekylära trådtypsföreningar har en mängd olika användningsområden, från LED -lampor till katalysatorer.

Forskare vid Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) har hittat ett enkelt sätt att skapa kopparmolekylära trådar av olika längd genom att lägga till eller ta bort kopparatomer en efter en. "Detta är det första exemplet på en molekylär koppartråd som bildas stegvis, atom-för-atom-process, "säger Julia Khusnutdinova, chef för OIST Coordination Chemistry and Catalysis Unit. "Vår metod kan jämföras med Lego -konstruktion där du lägger till ett tegel i taget, " hon säger.

Molekylära trådar kan variera i längd, med olika längder med olika molekylära egenskaper och praktiska tillämpningar. För närvarande, den längsta EMAC som rapporterats i litteraturen är baserad på nickel och den innehåller 11 metallatomer i en enda linjär kedja.

Att skapa molekylära trådar av olika längd är svårt eftersom det kräver att en specifik ligand syntetiseras varje gång. Liganden, som kan ses som en "isolator" i analogi med makrovärlden, hjälper trådarna att bildas genom att föra samman metallatomerna och anpassa dem till en linjär sträng. Dock, att skapa ligander av olika längd kan vara en genomarbetad och komplicerad process.

OIST -forskarna har hittat ett nytt sätt att övervinna detta problem. "Vi har skapat en enda dynamisk ligand som kan användas för att syntetisera flera kedjelängder, "säger Dr Orestes Rivada-Wheelaghan, tidningens första författare. "Detta är mycket mer effektivt än att göra en ny ligand varje gång, " han säger.

I deras papper, publicerad i Angewandte Chemie International Edition , forskarna beskriver sin nya stegvisa metod för att skapa kopparmolekylära trådar. "Liganden öppnas från ena änden för att låta en metallatom komma in och, när kedjan sträcker sig, liganden genomgår en glidande rörelse längs kedjan för att rymma fler metallatomer, "säger professor Khusnutdinova." Detta kan liknas vid ett molekylärt dragspel som kan förlängas och förkortas, "säger Rivada-Wheelaghan. Genom att lägga till eller ta bort kopparatomer en i taget på detta sätt, forskarna kan konstruera molekylära trådar av olika längd, varierar från 1 till 4 kopparatomer.

Denna dynamiska ligand erbjuder ett nytt sätt för kemister att syntetisera molekyler med specifika former och egenskaper, skapa potential för många praktiska tillämpningar inom mikroelektronik och därefter.

"Nästa steg är att utveckla dynamiska ligander som kan användas för att skapa molekylära trådar av andra metaller, eller en kombination av olika metaller, "säger Dr Rivada-Wheelaghan." Till exempel, genom att selektivt sätta in kopparatomer vid kedjans ändar, och använder en annan typ av metall i mitten av kedjan, vi skulle kunna skapa nya föreningar med intressanta elektroniska egenskaper, "säger professor Khusnutdinova.