Forskere udvikler ny målemetode inden for molekylær elektronik

I molekylær elektronik strækkes enkelte molekyler mellem to elektroder for at danne et elektrisk ledende element, hvori molekylær ledningsevne derefter måles. Selvom den underliggende metode for dette fænomen, scanning tunneling mikroskopi, blev tildelt Nobelprisen for mere end tredive år siden, er der stadig en væsentlig begrænsning:For at få adgang til molekylær ledningsevne skulle de molekyler, der skulle måles, være permanent fastgjort til de uorganiske guldelektroder, normalt via svovlbroer.

"Vi har modificeret de to elektroder på en måde, så vi ikke kun kan bestemme den molekylære ledningsevne af et enkelt molekyle. Tværtimod er vi nu i stand til at udveksle forbindelserne efter behag for at måle ledningsevnen af ​​mange forskellige molekyler i rækkefølge," sagde Werner Nau, professor i kemi ved Jacobs University. Hans forskningsgruppe er dedikeret til at udvikle nye fysisk-kemiske metoder og avancerede hybridforbindelser til livs- og materialevidenskab.

Resultaterne af deres nyligt publicerede forskningsarbejde er blevet udvalgt som et "Hot Paper" af redaktørerne af tidsskriftet Angewandte Chemie International Edition . Tidsskriftet klassificerer emnet som yderst relevant i et hurtigt skiftende forskningsfelt.

I den nye elektroniske måleopsætning er begge elektroder modificeret med organiske makrocykliske receptorer (se billede), så opløste molekyler kan binde sig til krydset og også løsne sig. Dette kan sammenlignes med stikforbindelser i elektroteknik. De gør det muligt at udskifte elektriske elementer, for eksempel for at erstatte defekte komponenter eller for at indbygge dem med andre egenskaber. "Forenklet sagt er det lykkedes os at introducere elektriske stikforbindelser på niveau med enkeltmolekyler. Vi bruger nu supramolekylære i stedet for kovalente bindinger på det ledende sted. Dette muliggør helt nye dynamiske målinger og effekter," siger Suhang He, en af ​​lederne. forfattere til publikationen og en postdoc-forsker ved Jacobs University. Den yderligere fordel ved denne tilgang er, at native, umodificerede molekyler kan studeres, så den invasive introduktion af svovlgrupper er ikke længere nødvendig.

I deres første undersøgelse anvender det tysk-kinesiske team de nyligt opdagede supramolekylære elektriske forbindelser i biosensing, blandt andet til påvisning af biologisk relevante forbindelser såsom camptothecin, et lægemiddel, der bruges i kemoterapi. Ved at måle ændringen i elektrisk ledningsevne har den for eksempel kunnet vise, hvordan individuelle lægemiddelmolekyler protoneres og deprotoneres i de nye elektriske junctions. Inden for fysik og teknik har den nye molekylære elektroniske metode potentiale til avancerede molekylære databehandlingsapplikationer. Det er fordi det viser, hvordan de forskellige egenskaber ved molekylære ledere hurtigt kan måles og testes. + Udforsk yderligere

Store fremskridt med billeddannelse af en enkelt-molekyle switch