Molecular switch vil lette udviklingen af ​​banebrydende elektro-optiske enheder

Et forskerhold ledet af fysikere ved det tekniske universitet i München (TUM) har udviklet molekylære nanoswitches, der kan skiftes mellem to strukturelt forskellige tilstande ved hjælp af en påført spænding. Disse kan tjene som grundlag for en banebrydende klasse af enheder, der kunne erstatte siliciumbaserede komponenter med organiske molekyler.

Udviklingen af ​​nye elektroniske teknologier driver den uophørlige reduktion af funktionelle komponentstørrelser. I forbindelse med et internationalt samarbejde, et team af fysikere ved det tekniske universitet i München har med succes implementeret et enkelt molekyle som et omskiftningselement for lyssignaler.

"Skift med kun et enkelt molekyle bringer fremtidig elektronik et skridt tættere på den ultimative grænse for miniaturisering, " siger nanoforsker Joachim Reichert fra fysikafdelingen på Münchens Tekniske Universitet.

Forskellig struktur – forskellige optiske egenskaber

Holdet udviklede oprindeligt en metode, der gjorde det muligt for dem at skabe præcise elektriske kontakter med molekyler i stærke optiske felter og styre dem ved hjælp af en påført spænding. Ved en potentiel forskel på omkring en volt, molekylet ændrer sin struktur:Det bliver fladt, ledende og spreder lys.

Denne optiske adfærd, som adskiller sig afhængigt af molekylets struktur, er ret spændende for forskerne, fordi spredningsaktiviteten - Raman -spredning, i dette tilfælde – kan både observeres og, på samme tid, tændes og slukkes via en påtrykt spænding.

Udfordrende teknologi

Forskerne brugte molekyler syntetiseret af hold baseret i Basel og Karlsruhe. Molekylerne kan ændre deres struktur på bestemte måder, når de lades. De er arrangeret på en metaloverflade og kontaktet ved hjælp af hjørnet af et glasfragment med en meget tynd metalbelægning som spids.

Dette fungerer som en elektrisk kontakt, lyskilde og lyssamler, alt i en. Forskerne brugte fragmentet til at lede laserlys til molekylet og måle små spektroskopiske signaler, der varierer med den påførte spænding.

At kontakte individuelle molekyler elektrisk er ekstremt udfordrende fra et teknisk synspunkt. Forskerne har nu med succes kombineret denne procedure med enkeltmolekylespektroskopi, giver dem mulighed for at observere selv de mindste strukturelle ændringer i molekyler med stor præcision.

Konkurrence om silicium

Et mål med molekylær elektronik er at udvikle nye enheder, der kan erstatte traditionelle siliciumbaserede komponenter ved hjælp af integrerede og direkte kontrollerbare molekyler.

Takket være dens små dimensioner, dette nanosystem er velegnet til applikationer inden for optoelektronik, hvor lys skal skiftes ved hjælp af variationer i elektrisk potentiale.