Världens minsta diod, storleken på en enda molekyl, har utvecklats tillsammans av amerikanska och israeliska forskare från University of Georgia och Ben-Gurion University of the Negev (BGU).

Deras studie kommer att publiceras online i Naturkemi den 4 april, 2016.

"Att skapa och karakterisera världens minsta diod är en viktig milstolpe i utvecklingen av molekylära elektroniska enheter, "förklarar Dr Yoni Dubi, en forskare vid BGU Institutionen för kemi och Ilse Katz Institute for Nanoscale Science and Technology. "Det ger oss nya insikter om den elektroniska transportmekanismen."

Kontinuerlig efterfrågan på mer datorkraft driver på begränsningarna för dagens metoder. Detta behov driver forskare att leta efter molekyler med intressanta egenskaper och hitta sätt att skapa tillförlitliga kontakter mellan molekylkomponenter och bulkmaterial i en elektrod, för att efterlikna konventionella elektroniska element i molekylskala.

Ett exempel på ett sådant element är nanoskala -diod (eller molekylär likriktare), som fungerar som en ventil för att underlätta elektroniskt strömflöde i en riktning. En samling av dessa nanoskala dioder, eller molekyler, har egenskaper som liknar traditionella elektroniska komponenter som en tråd, transistor eller likriktare. Det framväxande fältet med en enda molekylelektronik kan ge ett sätt att övervinna Moores lag - iakttagelsen att antalet datorns transistorer i en tät integrerad krets har fördubblats ungefär vartannat år - utöver gränserna för konventionella kiselintegrerade kretsar.

Prof. Bingqian Xus grupp vid Engineering College vid University of Georgia tog en enda DNA -molekyl konstruerad av 11 baspar och kopplade den till en elektronisk krets med bara några nanometer i storlek. När de mätte strömmen genom molekylen, det visade inget särskilt beteende. Dock, när lager av en molekyl som kallas "coralyne, "insattes (eller interkalerades) mellan lager av DNA, kretsens beteende förändrades drastiskt. Strömmen hoppade till 15 gånger större negativ kontra positiva spänningar - en nödvändig funktion för en nanodiod. "Sammanfattningsvis, vi har konstruerat en molekylär likriktare genom att interkalera specifik, små molekyler i designade DNA -strängar, "förklarar professor Xu.

Dr Dubi och hans student, Elinor Zerah-Harush, konstruerade en teoretisk modell av DNA -molekylen inuti den elektriska kretsen för att bättre förstå resultaten av experimentet. "Modellen tillät oss att identifiera källan till den diodliknande funktionen, som härrör från att bryta rumslig symmetri inuti DNA -molekylen efter att coralyne har satts in. "