Forskere skaber verdens første molekylære transistor

Det er lykkedes en gruppe forskere at skabe den første transistor lavet af et enkelt molekyle. Holdet, som omfatter forskere fra Yale University og Gwangju Institute of Science and Technology i Sydkorea, offentliggjorde deres resultater i 24. december-udgaven af ​​tidsskriftet Nature.

Holdet, inklusive Mark Reed, Harold Hodgkinson professor i ingeniørvidenskab og anvendt videnskab ved Yale, viste, at et benzenmolekyle knyttet til guldkontakter kunne opføre sig ligesom en siliciumtransistor.

Forskerne var i stand til at manipulere molekylets forskellige energitilstande afhængigt af den spænding, de påførte det gennem kontakterne. Ved at manipulere energitilstandene, de var i stand til at kontrollere strømmen, der passerede gennem molekylet.

"Det er som at rulle en bold op og over en bakke, hvor kuglen repræsenterer elektrisk strøm og højden af ​​bakken repræsenterer molekylets forskellige energitilstande, " sagde Reed. "Vi var i stand til at justere højden på bakken, lader strøm komme igennem, når den var lav, og stoppe strømmen, når den var høj." På denne måde, holdet var i stand til at bruge molekylet på nogenlunde samme måde, som almindelige transistorer bruges.

Arbejdet bygger på tidligere forskning Reed lavede i 1990'erne, som viste, at individuelle molekyler kunne fanges mellem elektriske kontakter. Siden da, han og Takhee Lee, en tidligere Yale postdoc og nu professor ved Gwangju Institute of Science and Technology, udviklet yderligere teknikker gennem årene, der gjorde det muligt for dem at "se", hvad der skete på molekylært niveau.

At være i stand til at fremstille de elektriske kontakter i så små skalaer, identificere de ideelle molekyler at bruge, og at finde ud af, hvor de skal placeres, og hvordan de forbindes til kontakterne, var også nøglekomponenter i opdagelsen. "Der var en masse teknologiske fremskridt og forståelse, vi har opbygget gennem mange år for at få dette til at ske, " sagde Reed.

Der er stor interesse for at bruge molekyler i computerkredsløb, fordi traditionelle transistorer ikke er gennemførlige i så små skalaer. Men Reed understregede, at dette strengt taget er et videnskabeligt gennembrud, og at praktiske applikationer såsom mindre og hurtigere "molekylære computere" - hvis det overhovedet er muligt - er mange årtier væk.

"Vi er ikke ved at skabe den næste generation af integrerede kredsløb, " sagde han. "Men efter mange års arbejde med at forberede sig på dette, vi har opfyldt en årtier lang søgen og vist, at molekyler kan fungere som transistorer."