Imágenes y mapas de polarización adquiridos simultáneamente de cuatro familias diferentes de moléculas, incluyendo interruptores de una sola molécula (paneles inferiores), que se puede manipular y obtener imágenes utilizando el microscopio de túnel de barrido (STM).
(PhysOrg.com) - A medida que la electrónica se vuelve cada vez más pequeña, la necesidad de comprender los fenómenos a nanoescala se vuelve cada vez mayor. Debido a que los materiales exhiben propiedades diferentes a nanoescala que a escalas mayores, se requieren nuevas técnicas para comprender y explotar estos nuevos fenómenos. Un equipo de investigadores dirigido por Paul Weiss, Cátedra Fred Kavli de UCLA en NanoSystems Sciences, ha desarrollado una herramienta para estudiar interacciones a nanoescala. Su dispositivo es una sonda de doble barrido de túnel y frecuencia de microondas que es capaz de medir las interacciones entre moléculas individuales y las superficies a las que están adheridas.
"Nuestra sonda puede generar datos físicos, químico, e interacciones electrónicas entre moléculas individuales y sustratos, los contactos a los que están vinculados. Al igual que en los dispositivos semiconductores, los contactos son fundamentales aquí, "comentó Weiss, quien dirige el California NanoSystems Institute de UCLA y también es un profesor distinguido de química y bioquímica y ciencia e ingeniería de materiales.
El equipo, que también incluye al químico teórico Mark Ratner de la Universidad Northwestern y al químico sintético James Tour de la Universidad Rice, publicó sus hallazgos en la revista revisada por pares ACS Nano .
Durante los últimos 50 años, la industria de la electrónica se ha esforzado por mantenerse al día con la Ley de Moore, la predicción hecha por Gordon E. Moore en 1965 de que el tamaño de los transistores en los circuitos integrados se reduciría a la mitad aproximadamente cada dos años. El patrón de disminución constante en el tamaño de la electrónica se está acercando al punto en el que los transistores deberán construirse a nanoescala para mantener el ritmo. Sin embargo, Los investigadores han encontrado obstáculos en la creación de dispositivos a nanoescala debido a la dificultad de observar fenómenos en tamaños tan diminutos.
Las conexiones entre componentes son un elemento vital de la electrónica a nanoescala. En el caso de dispositivos moleculares, La polarizabilidad mide el grado en que los electrones del contacto interactúan con los de la molécula individual. Dos aspectos clave de las mediciones de polarización son la capacidad de realizar la medición en una superficie con resolución subnanométrica, y la capacidad de comprender y controlar interruptores moleculares tanto en el estado activado como desactivado.
Para medir la polarización de moléculas individuales, el equipo de investigación desarrolló una sonda capaz de realizar mediciones simultáneas de microscopía de efecto túnel (STM) y mediciones de frecuencia de diferencia de microondas (MDF). Con las capacidades MDF de la sonda, el equipo pudo localizar interruptores de una sola molécula en sustratos, incluso cuando los interruptores estaban apagados, una capacidad clave de la que carecen las técnicas anteriores. Una vez que el equipo ubicó los interruptores, podrían usar el STM para cambiar el estado a encendido o apagado y para medir las interacciones en cada estado entre los interruptores de una sola molécula y el sustrato.
La nueva información proporcionada por la sonda del equipo se centra en cuáles serán los límites de la electrónica, en lugar de apuntar a los dispositivos para la producción. También, porque la sonda es capaz de realizar una amplia variedad de mediciones, incluidas las físicas, química y electrónica:podría permitir a los investigadores identificar estructuras submoleculares en biomoléculas y conjuntos complejos.
