Un equipo de investigación dirigido por físicos de la Universidad Técnica de Munich (TUM) ha desarrollado nanointerruptores moleculares que se pueden alternar entre dos estados estructuralmente diferentes utilizando un voltaje aplicado. Estos pueden servir como base para una clase pionera de dispositivos que podrían reemplazar componentes basados ​​en silicio con moléculas orgánicas.

El desarrollo de nuevas tecnologías electrónicas impulsa la reducción incesante de los tamaños de los componentes funcionales. En el contexto de un esfuerzo de colaboración internacional, un equipo de físicos de la Universidad Técnica de Múnich ha desplegado con éxito una sola molécula como elemento de conmutación de señales luminosas.

"Cambiar con una sola molécula acerca la electrónica del futuro un paso más hacia el límite final de la miniaturización, "dice el nanocientífico Joachim Reichert del Departamento de Física de la Universidad Técnica de Munich.

Estructura diferente, propiedades ópticas diferentes

El equipo desarrolló inicialmente un método que les permitió crear contactos eléctricos precisos con moléculas en campos ópticos fuertes y controlarlas usando un voltaje aplicado. Con una diferencia de potencial de alrededor de un voltio, la molécula cambia su estructura:se vuelve plana, conductora y dispersa la luz.

Este comportamiento óptico, que difiere según la estructura de la molécula, es bastante emocionante para los investigadores porque la actividad de dispersión (dispersión Raman, en este caso, se puede observar y, al mismo tiempo, encendido y apagado a través de una tensión aplicada.

Tecnología desafiante

Los investigadores utilizaron moléculas sintetizadas por equipos con sede en Basilea y Karlsruhe. Las moléculas pueden cambiar su estructura de formas específicas cuando están cargadas. Se disponen sobre una superficie metálica y se contactan utilizando la esquina de un fragmento de vidrio con una capa metálica muy fina como punta.

Esto sirve como contacto eléctrico, fuente de luz y colector de luz, todo en uno. Los investigadores utilizaron el fragmento para dirigir la luz láser a la molécula y medir pequeñas señales espectroscópicas que varían con el voltaje aplicado.

Poner en contacto con moléculas individuales eléctricamente es extremadamente desafiante desde un punto de vista técnico. Los científicos ahora han combinado con éxito este procedimiento con la espectroscopia de una sola molécula, permitiéndoles observar incluso los cambios estructurales más pequeños en las moléculas con gran precisión.

Competencia por el silicio

Uno de los objetivos de la electrónica molecular es desarrollar dispositivos novedosos que puedan reemplazar los componentes tradicionales basados ​​en silicio utilizando moléculas integradas y directamente controlables.

Gracias a sus diminutas dimensiones, este nanosistema es adecuado para aplicaciones en optoelectrónica, en el que la luz debe cambiarse utilizando variaciones en el potencial eléctrico.