Parece una cruz con cuatro brazos de igual longitud que tienen un átomo central en su intersección. Todos los átomos están dispuestos en un plano de modo que la molécula es absolutamente plana, al menos en el estado normal.

Los físicos de la Universidad de Würzburg ahora han logrado manipular esta molécula utilizando un depósito especial y un campo eléctrico para asumir permanentemente dos estados diferentes. Esto podría hacer que la molécula sea adecuada como una especie de "interruptor molecular" para aplicaciones espintrónicas, una tecnología pionera de procesamiento de datos basada en el espín de electrones.

El cambio molecular es el fruto de una colaboración de miembros de los Departamentos de Física Experimental y Teórica de la Universidad de Würzburg:Dr. Jens Kügel, un postdoctorado en el Departamento de Física Experimental II, ideó y ejecutó los experimentos. Giorgio Sangiovanni, profesor de Física Teórica en el Instituto de Física Teórica y Astrofísica, se encargó de interpretarlos. El equipo ha publicado recientemente los resultados de su investigación en la edición actual de la revista npj Quantum Materials.

Construyendo un puente con una molécula de tinte

"Usamos una molécula de ftalocianina de manganeso, un tinte que normalmente no se puede cambiar, "Sangiovanni describe el enfoque de los físicos. Jens Kügel tuvo que recurrir a un truco para convertirlo en un interruptor molecular:montó la molécula en una superficie metálica muy especial construida de átomos de plata y bismuto.

Debido a que los átomos de bismuto son mucho más grandes que los átomos de plata, su disposición regular cubre la superficie metálica como paredes bajas. Las irregularidades en esta estructura dan como resultado una mayor distancia entre dos áreas de bismuto como el lecho de un río seco. La molécula de ftalocianina de manganeso luego construye un puente a través de este lecho del río para continuar con la metáfora.

Conmutado por un campo eléctrico

Jens Kügel utilizó una técnica especial para dar a la molécula su propiedad de conmutación. Cuando se acercó al átomo de manganeso en el centro de la molécula con una punta muy fina que emitía un campo eléctrico, el átomo central cambió de posición y se movió un poco hacia la superficie metálica fuera del plano molecular. "De este modo, la molécula adoptó dos estados estables intercambiables, "dice el físico.

Físicamente, la molécula crea un gran momento magnético debido al cambio de posición de su átomo central. Debido a fenómenos especiales de física cuántica, este cambio de posición afecta a toda la molécula, manifestándose externamente a través de propiedades magnéticas claramente diferentes. Los físicos se refieren a esto como el efecto Kondo.

Un nuevo concepto para construir interruptores moleculares

Normalmente, Los interruptores moleculares se sintetizan para ser intrínsecamente estables en múltiples estados. "Ahora hemos demostrado que esta funcionalidad se puede crear también en moléculas no intercambiables mediante la manipulación selectiva del entorno de la molécula, "Kügel y Sangiovanni explican el resultado central de su artículo. Los físicos han desarrollado así un nuevo concepto para construir interruptores moleculares que creen que abrirá nuevas posibilidades de diseño en electrónica molecular en el futuro.

Cooperación exitosa en el Centro de Investigación Colaborativa

La exitosa colaboración de físicos teóricos y experimentales de la Universidad de Würzburg también se basa en el Centro de Investigación Colaborativa "Electrónica topológica y correlacionada en superficies e interfaces", ToCoTronics corto, que se encuentra en Würzburg. Se centra en fenómenos físicos especiales:correlaciones electrónicas y física topológica, y sobre todo, sus interacciones, que tienen un gran potencial de aplicación para la novedad, tecnologías pioneras del mañana.