Investigadores de la Universidad de Pittsburgh han inventado un nuevo tipo de interruptor electrónico que realiza funciones lógicas electrónicas dentro de una sola molécula. La incorporación de tales elementos de una sola molécula podría permitir más rápido, y electrónica más eficiente en energía. Los resultados de la investigación, apoyado por una subvención de $ 1 millón de W.M. Fundación Keck, fueron publicados en línea en la edición del 14 de noviembre de Nano letras .

"Este nuevo interruptor es superior a los conceptos de molécula única existentes, "dijo Hrvoje Petek, investigador principal y profesor de física y química en la Escuela de Artes y Ciencias Kenneth P. Dietrich y codirector del Instituto Petersen de Nanociencia e Ingeniería (PINSE) en Pitt. "Estamos aprendiendo cómo reducir los elementos de los circuitos electrónicos a moléculas individuales para una nueva generación de tecnologías mejoradas y más sostenibles".

El interruptor se descubrió al experimentar con la rotación de un grupo triangular de tres átomos de metal unidos por un átomo de nitrógeno, que está encerrado completamente dentro de una jaula formada completamente por átomos de carbono. Petek y su equipo encontraron que los grupos de metales encapsulados dentro de una jaula de carbono hueca podían rotar entre varias estructuras bajo la estimulación de electrones. Esta rotación cambia la capacidad de la molécula para conducir una corriente eléctrica, cambiando así entre múltiples estados lógicos sin cambiar la forma esférica de la jaula de carbono. Petek dice que este concepto también protege la molécula para que pueda funcionar sin la influencia de sustancias químicas externas.

Debido a su forma esférica constante, Los prototipos de interruptores moleculares se pueden integrar como bloques de construcción en forma de átomo del tamaño de un nanómetro (100, 000 veces más pequeño que el diámetro de un cabello humano) en arquitecturas de computación masivamente paralelas.

El prototipo se demostró utilizando una molécula Sc3N @ C80 intercalada entre dos electrodos que consisten en un sustrato de óxido de cobre atómicamente plano y una punta de tungsteno atómicamente afilada. Aplicando un pulso de voltaje, el Sc3N en forma de triángulo equilátero podría rotarse de manera predecible entre seis estados lógicos.

La investigación fue dirigida por Petek en colaboración con químicos del Instituto Leibnitz de Investigación del Estado Sólido en Dresde. Alemania, y teóricos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China en Hefei, República Popular de China. Los experimentos fueron realizados por el investigador postdoctoral Tian Huang y el profesor asistente de investigación Min Feng, ambos en el Departamento de Física y Astronomía de Pitt.