Des chercheurs de l'Université de Pittsburgh ont inventé un nouveau type de commutateur électronique qui exécute des fonctions logiques électroniques au sein d'une seule molécule. L'incorporation de tels éléments monomoléculaires pourrait permettre de plus petites, plus rapide, et une électronique plus économe en énergie. Les résultats de la recherche, soutenu par une subvention d'un million de dollars du W.M. Fondation Keck, ont été publiés en ligne dans le numéro du 14 novembre de Lettres nano .

"Ce nouveau commutateur est supérieur aux concepts de molécule unique existants, " a déclaré Hrvoje Petek, chercheur principal et professeur de physique et de chimie à la Kenneth P. Dietrich School of Arts and Sciences et codirecteur du Petersen Institute for NanoScience and Engineering (PINSE) à Pitt. "Nous apprenons à réduire les éléments de circuits électroniques à des molécules uniques pour une nouvelle génération de technologies améliorées et plus durables."

L'interrupteur a été découvert en expérimentant la rotation d'un amas triangulaire de trois atomes métalliques maintenus ensemble par un atome d'azote, qui est entièrement enfermé dans une cage entièrement constituée d'atomes de carbone. Petek et son équipe ont découvert que les amas métalliques encapsulés dans une cage creuse en carbone pouvaient tourner entre plusieurs structures sous la stimulation d'électrons. Cette rotation modifie la capacité de la molécule à conduire un courant électrique, commutant ainsi entre plusieurs états logiques sans changer la forme sphérique de la cage en carbone. Petek dit que ce concept protège également la molécule afin qu'elle puisse fonctionner sans l'influence de produits chimiques extérieurs.

En raison de leur forme sphérique constante, les prototypes de commutateurs moléculaires peuvent être intégrés sous forme de blocs de construction de type atomique de la taille d'un nanomètre (100, 000 fois plus petit que le diamètre d'un cheveu humain) dans des architectures de calcul massivement parallèles.

Le prototype a été démontré en utilisant une molécule Sc3N@C80 prise en sandwich entre deux électrodes constituées d'un substrat d'oxyde de cuivre atomiquement plat et d'une pointe de tungstène atomiquement pointue. En appliquant une impulsion de tension, le Sc3N en forme de triangle équilatéral pourrait être tourné de manière prévisible parmi six états logiques.

La recherche a été dirigée par Petek en collaboration avec des chimistes du Leibnitz Institute for Solid State Research à Dresde, Allemagne, et théoriciens de l'Université des sciences et technologies de Chine à Hefei, Les gens de la République de Chine. Les expériences ont été réalisées par le chercheur postdoctoral Tian Huang et le professeur assistant de recherche Min Feng, tous deux au département de physique et d'astronomie de Pitt.