Nanoteknik möjliggör ständigt nya rekord inom miniatyrisering. Minskning av dimensionen hos elektroniska komponenter, dock, har fysiska gränser som snart kommer att uppnås. Nya material och komponenter krävs. Det är här molekylär elektronik kommer in. Forskare vid Karlsruhe Institute of Technology (KIT) har nu lyckats utveckla en molekylär omkopplare som inte bara förblir i den valda positionen, men kan också vändas så ofta som önskat. Detta rapporteras i Naturkommunikation .

"Genom att byta ut konventionella kiselbaserade komponenter, t.ex. en omkopplare, av enskilda molekyler, framtida elektroniska kretsar kan integreras på ett utrymme som är mindre med en faktor 100, ”Säger Lukas Gerhard från KIT:s Institute of Nanotechnology.

Den elektromekaniska omkopplarens grundstruktur består av några kolatomer. Tre svavelatomer bildar fötterna som är fixerade till en slät guldyta. Växelspaken slutar i en nitrilgrupp med en kväveatom. Det vänds när spänning appliceras. Det resulterande elektriska fältet utövar en kraft på laddningen av kväveatomen. På det här sättet, kontakt med en andra elektrod (här, guldspetsen på ett scanningstunnelmikroskop) fastställs.

Den kompletta omkopplaren mäter inte mer än en nanometer. För jämförelse:De minsta strukturerna som används inom halvledarteknik är 10 nm i dimension. "Molekylär elektronik, därav, skulle bli stora framsteg, "Säger Gerhard.

Det är inte bara omkopplarens storlek som är anmärkningsvärt, men det faktum att det fungerar pålitligt och förutsebart. Detta innebär att dess funktion alltid leder till ett omkopplingstillstånd. Kontakten är antingen öppen eller stängd. Än så länge, genomförandet av denna princip har ofta misslyckats på grund av otillräcklig kontrollerbarhet för elektrisk kontakt av enskilda molekyler. För första gången, KIT -forskare har nu lyckats öppna och stänga en sådan kontakt mellan en molekyl och en guldspets elektriskt och mekaniskt så ofta som önskat, utan att plastisk deformation orsakas.

Enligt Gerhards uppfattning framsteg inom syntetisk kemi har resulterat i möjligheten att tillhandahålla ett stort antal miljarder molekylära byggstenar med identisk atomdesign. "Deras sammankoppling, dock, kräver att de berörs utan att skadas. "En så skonsam metod har nu hittats och Gerhard anser att detta är den avgörande nyheten.