En grupp forskare har lyckats skapa den första transistorn gjord av en enda molekyl. Laget, som inkluderar forskare från Yale University och Gwangju Institute of Science and Technology i Sydkorea, publicerade sina resultat i numret av den 24 december av tidskriften Nature.

Laget, inklusive Mark Reed, Harold Hodgkinson professor i teknik och tillämpad vetenskap vid Yale, visade att en bensenmolekyl fäst vid guldkontakter kunde bete sig precis som en kiseltransistor.

Forskarna kunde manipulera molekylens olika energitillstånd beroende på spänningen de applicerade på den genom kontakterna. Genom att manipulera energitillstånden, de kunde kontrollera strömmen som passerade genom molekylen.

"Det är som att rulla en boll upp och över en kulle, där bollen representerar elektrisk ström och höjden på kullen representerar molekylens olika energitillstånd, " sa Reed. "Vi kunde justera höjden på kullen, låta strömmen ta sig igenom när den var låg, och stoppa strömmen när den var hög. "På detta sätt, teamet kunde använda molekylen på ungefär samma sätt som vanliga transistorer används.

Arbetet bygger på tidigare forskning som Reed gjorde på 1990-talet, som visade att enskilda molekyler kunde fångas mellan elektriska kontakter. Sedan dess, han och Takhee Lee, en tidigare postdoktor i Yale och nu professor vid Gwangju Institute of Science and Technology, utvecklat ytterligare tekniker under åren som gjorde att de kunde "se" vad som hände på molekylär nivå.

Att kunna tillverka de elektriska kontakterna i så liten skala, identifiera de ideala molekylerna att använda, och att ta reda på var man skulle placera dem och hur man kopplar dem till kontakterna var också nyckelkomponenter i upptäckten. "Det fanns många tekniska framsteg och förståelse som vi byggt upp under många år för att få detta att hända, Sa Reed.

Det finns ett stort intresse för att använda molekyler i datorkretsar eftersom traditionella transistorer inte är möjliga i så små skalor. Men Reed betonade att detta strikt är ett vetenskapligt genombrott och att praktiska tillämpningar som mindre och snabbare "molekylära datorer" – om det överhuvudtaget är möjligt – är många decennier bort.

"Vi är inte på väg att skapa nästa generation av integrerade kretsar, " sa han. "Men efter många års arbete med att förbereda sig för detta, vi har genomfört ett decenniumlångt uppdrag och visat att molekyler kan fungera som transistorer."