Создан первый электрический выключатель на базе единственной молекулы, имеющий неограниченный ресурс
Группа исследователей из университета Базеля (University of Basel), Швейцария, и Технологического университета Карлсруэ (Karlsruhe Institute of Technology, KIT), Германия, создали структуру, изготовили и совершили опробования одного из самых мелких на свете электрических выключателей. Базой этого выключателя есть единственная молекула вещества, синтезированная так, дабы придать данной молекуле нужные электрические и механические особенности. Данное достижение есть одним из громадных шагов на пути продвижения теоретических идей к практическому воплощению элементов так называемой молекулярной электроники.
Форма синтезированной молекулы чем-то напоминает трехногий лунный посадочный модуль, на вершине которого находится активная часть тумблера. Его три «ноги» имеют особые «якорные» химические группы, снабжающие прочное и надежное сцепление с поверхностью покрытого золотом основания. Роль активного элемента делает нитриловая несколько, которая выступает достаточно далеко за пределы всей другой молекулы.
Вторым электродом этого «выключателя» есть наконечник туннельного сканирующего микроскопа, и при его же помощи осуществляется управление состоянием выключателя. В то время, когда наконечник микроскопа входит в контакт с «торчащей» нитриловой группой, то через молекулу начинает течь электрический ток, а электрическая проводимость молекулы зависит от положения нитриловой группы. Чем сильней она прижимается наконечником микроскопа в сторону молекулы, тем ниже делается электрическое сопротивление и тем «качественней» включается данный молекулярный выключатель.
Нитриловая несколько имеет так называемый дипольный момент, неравномерность распределения хорошего и отрицательного заряда. Это разрешает, кроме механического метода, руководить состоянием выключателя при помощи электрического поля. Изменяя полярность и силу потенциала на наконечнике микроскопа, возможно вынудить нитриловую группу либо приблизиться к другой молекуле либо напротив, отдалиться от нее, включая либо выключая молекулярный выключатель.
Еще одним увлекательным моментом есть то, что контакт между наконечником микроскопа и молекулой возможно установлен либо порван сколь угодно много раз, не вызывая остаточных деформаций структуры молекулы. Такая высокая надежность есть следствием череды теоретических расчетов, разрешивших вычислить форму отдельной молекулы, которая обязана владеть комплектом определенных особенностей. Эти изучения проводились под финансированием от германского Исследовательский фонда, соответствующая программа которого направлена на объединение способов функционального теоретического моделирования с практическими опытами в области энергий и малых сил, действующих на уровне отдельных молекул.