En enkelt molekyle diode åbner en ny æra for bæredygtig og miniature elektronik

Et nyligt syntetiseret molekyle afslører exceptionelle elektroniske egenskaber. Resultaterne af denne undersøgelse ledet af forskere fra Université catholique de Louvain (Belgien) og fra Stanford University California er offentliggjort i Naturkommunikation .

Inden for elektronik, den kontinuerlige søgen efter miniaturisering skubber os i retning af skabelsen af ​​enheder, som hele tiden bliver mindre og mere effektive. Imidlertid, silicium - den grundlæggende komponent for de fleste af disse enheder, som forårsagede en sand revolution inden for elektronik - , begynder at afsløre sine fysiske grænser. Jo mindre siliciumsystemet er, jo sværere bliver det at kontrollere sin tilbagevenden. Punktet er nået, hvor forskere er begyndt at lede efter alternative materialer, passer bedre til de miniaturiserede formater.

Et af alternativerne til at give et svar på denne udfordring, er den molekylære elektronik. Et sted mellem kemi, elektronik og materialevidenskab, dette forskningsdomæne sigter mod at bruge molekyler – mere i særdeleshed organiske molekyler – med særlige elektroniske egenskaber. Som sådan, et enkelt molekyle kunne repræsentere en elektronisk komponent såsom en transistor eller en diode. Udviklet ved Université catholique de Louvain (UCL, Belgien), denne nye type elektronik kræver syntese af nye molekyler eller hybride samlinger til nye eller forbedrede egenskaber.

I samarbejde med Stanford University of California, to UCL-forskerhold formåede at studere og forstå de elektroniske egenskaber ved et nyligt syntetiseret molekyle, sammensat af to former for kulstof:en fulleren (C60) og et nanoaggregat af diamant. Dette studie, udgivet i Naturkommunikation , afslører ekstraordinære elektroniske egenskaber for dette molekyle, givet det leder elektrisk strøm i én retning, men ikke i den modsatte forstand. Den opfører sig med andre ord som en diode, men på skalaen af ​​et molekyle, med kun få nanometer. Disse foranstaltninger, udført med deltagelse af professor Sorin Melinte (ICTM, UCL) blev mulig takket være en atomar manipulationsteknik, som praktisk talt er Stanford-forskernes verdensomspændende eksklusive kompetenceområde. Dette er aktiveret ved hjælp af et scanning tunneling mikroskop, der tillader at lede elektrisk strøm gennem et enkelt molekyle.

Efter opdagelsen af ​​de særligt lovende elektroniske egenskaber ved dette molekyle, teamene af professorer Jean-Christophe Charlier (IMCN, UCL) og Sorin Melinte, modellerede disse egenskaber for at forstå, hvorfor elektrisk kraft gik i én forstand, men ikke i den modsatte betydning af dette molekyle. Digitale simuleringsteknikker baseret på kvantemekanik, gjorde det muligt at forstå dette fænomen fra et teoretisk synspunkt. Efter at være blevet uddybet af doktor Andres Botello-Mendez, ansvarlig for FNRS-forskning, denne modellering kan fra nu af bruges til at forudsige den elektroniske opførsel af andre molekyler af denne type.

De langsigtede perspektiver for disse opdagelser giver ikke kun nye miniaturiseringsmuligheder for fremtidige computere, tablets og andre elektroniske enheder, men også til "grønne" enheder baseret på organiske molekyler.