Det är nästan 50 år sedan Gordon Moore förutspådde att tätheten av transistorer på en integrerad krets skulle fördubblas vartannat år. "Moores lag" har visat sig vara en självuppfyllande profetia som teknologer tvingats möta, men att fortsätta in i framtiden, ingenjörer kommer att behöva göra radikala förändringar av strukturen eller sammansättningen av kretsar. Ett potentiellt sätt att uppnå detta är att utveckla enheter baserade på enkelmolekylära anslutningar.

Nytt arbete av Josh Hihaths grupp vid UC Davis Department of Electrical and Computer Engineering, publicerad 16 februari i tidskriften Naturmaterial , kan hjälpa teknologer att göra det hoppet. Hihaths laboratorium har utvecklat en metod för att mäta konformationen av en enda molekyl "ledningar, "lösa en krock mellan teoretiska förutsägelser och experiment.

"Vi försöker göra transistorer och dioder av enstaka molekyler, och tyvärr kan du för närvarande inte kontrollera exakt hur molekylen kommer i kontakt med elektroden eller vad den exakta konfigurationen är, " sade Hihath. "Denna nya teknik ger oss en bättre mätning av konfigurationen, som kommer att ge viktig information för teoretisk modellering."

Tills nu, det har funnits ett stort gap mellan det förutspådda elektriska beteendet hos enstaka molekyler och experimentella mätningar, med resultat som är så mycket som tiofaldigt, sa Hihath.

Hihaths experiment använder ett lager av alkaner (korta kedjor av kolatomer, som hexan, oktan eller dekan) med antingen svavel- eller kväveatomer på varje ände som gör att de kan binda till ett guldsubstrat som fungerar som en elektrod. Forskarna för sedan guldspetsen på ett Scanning Tunneling Microscope mot ytan för att bilda en förbindelse med molekylerna. När spetsen sedan dras bort, kopplingen kommer så småningom att bestå av en enkelmolekylövergång som innehåller sex till tio kolatomer (beroende på vilken molekyl som studerades då).

Genom att vibrera spetsen på STM medan man mäter elektrisk ström över korsningen, Hihath och kollegor kunde extrahera information om molekylernas konfiguration.

"Denna teknik ger oss information om både de elektriska och mekaniska egenskaperna hos systemet och talar om för oss vad den mest troliga konfigurationen är, något som inte var möjligt tidigare, "Sa Hihath.

Forskarna hoppas att tekniken kan användas för att göra bättre förutsägelser om hur kretsar i molekylskala beter sig och designa bättre experiment.