Une équipe de recherche dirigée par des physiciens de l'Université technique de Munich (TUM) a développé des nanocommutateurs moléculaires qui peuvent basculer entre deux états structurellement différents à l'aide d'une tension appliquée. Ceux-ci peuvent servir de base à une classe pionnière de dispositifs qui pourraient remplacer les composants à base de silicium par des molécules organiques.

Le développement de nouvelles technologies électroniques entraîne la réduction incessante de la taille des composants fonctionnels. Dans le cadre d'un effort de collaboration internationale, une équipe de physiciens de l'Université technique de Munich a déployé avec succès une seule molécule comme élément de commutation pour les signaux lumineux.

"La commutation avec une seule molécule rapproche l'électronique du futur de la limite ultime de la miniaturisation, ", explique le nanoscientifique Joachim Reichert du département de physique de l'université technique de Munich.

Structure différente—propriétés optiques différentes

L'équipe a initialement développé une méthode qui leur a permis de créer des contacts électriques précis avec des molécules dans des champs optiques puissants et de les contrôler à l'aide d'une tension appliquée. A une différence de potentiel d'environ un volt, la molécule change de structure :elle devient plate, conducteur et diffuse la lumière.

Ce comportement optique, qui diffère selon la structure de la molécule, est assez excitant pour les chercheurs parce que l'activité de diffusion—diffusion Raman, dans ce cas, peut être à la fois observé et, à la fois, allumé et éteint via une tension appliquée.

Une technologie exigeante

Les chercheurs ont utilisé des molécules synthétisées par des équipes basées à Bâle et Karlsruhe. Les molécules peuvent changer de structure de manière spécifique lorsqu'elles sont chargées. Ils sont disposés sur une surface métallique et mis en contact en utilisant le coin d'un fragment de verre avec un revêtement métallique très fin comme pointe.

Celui-ci sert de contact électrique, source lumineuse et collecteur de lumière, tout en un. Les chercheurs ont utilisé le fragment pour diriger la lumière laser vers la molécule et mesurer de minuscules signaux spectroscopiques qui varient avec la tension appliquée.

Contacter électriquement des molécules individuelles est extrêmement difficile d'un point de vue technique. Les scientifiques ont maintenant combiné avec succès cette procédure avec la spectroscopie à molécule unique, leur permettant d'observer même les plus petits changements structurels dans les molécules avec une grande précision.

Concours pour le silicium

L'un des objectifs de l'électronique moléculaire est de développer de nouveaux dispositifs pouvant remplacer les composants traditionnels à base de silicium en utilisant des molécules intégrées et directement contrôlables.

Grâce à ses petites dimensions, ce nanosystème est adapté aux applications en optoélectronique, dans lequel la lumière doit être commutée en utilisant des variations de potentiel électrique.