Une équipe de recherche internationale qui comprend le professeur Enrique del Barco de l'Université de Floride centrale, Damien Thompson de l'Université de Limerick et Christian A. Nijhuis de l'Université nationale de Singapour ont résolu une limitation importante qui, pendant près de 20 ans, a empêché l'utilisation pratique des diodes moléculaires.

Les circuits électriques sont les éléments de base de l'électronique moderne, avec des composants qui contrôlent le flux de courant. L'un de ces composants est la diode, qui permet la circulation du courant dans un sens tout en bloquant le flux opposé.

Les circuits omniprésents dans les appareils électroniques du monde entier sont à base de silicium. Mais les scientifiques tentent depuis longtemps de dupliquer les capacités des circuits à base de silicium au niveau moléculaire. L'électronique moléculaire utilise des molécules uniques ou des collections à l'échelle nanométrique de molécules uniques comme composants électroniques. Cela permettrait la miniaturisation sans précédent des ordinateurs et autres appareils électroniques.

Les diodes sont caractérisées par leur rapport de redressement, qui est le taux entre le courant pour la polarisation électrique positive et négative. Les rapports de redressement des diodes commerciales à base de silicium ont des rapports de redressement compris entre 10 ⁵ et 10 ⁸ .

Plus le taux de rectification est élevé, plus le contrôle du courant est précis. Donc, pendant près de 20 ans sans succès, les chercheurs ont essayé de concevoir des diodes moléculaires qui correspondent ou dépassent ce rapport de rectification. Une limitation théorique fondamentale d'une seule molécule avait des ratios de diodes moléculaires à rectification limités ne dépassant pas 10 ³ —loin des valeurs commerciales des diodes à base de silicium.

Maintenant, comme rapporté lundi dans la revue savante Nature Nanotechnologie , une équipe de scientifiques dirigée par Nijhuis a démontré un moyen d'atteindre un rapport de rectification qui avait été considéré comme une impossibilité théorique.

Les chercheurs ont pu former des jonctions tunnel à grande échelle basées sur une seule couche de diodes moléculaires. Le nombre de molécules conductrices de courant dans ces jonctions change avec la polarité de polarisation, multipliant ainsi le rapport de rectification intrinsèque d'une molécule individuelle pour la polarisation directe par trois ordres de grandeur. Leur méthode a surmonté les 10 ³ limitation, résultant en un taux de rectification record de 6,3 x 10 ⁵ .

"Il a dépassé cette limite imposée par la théorie. Définitivement, vous avez maintenant une diode moléculaire qui répond de manière comparable aux diodes à base de silicium, " dit del Barco, un physicien qui a interprété les données et effectué la modélisation théorique qui a expliqué comment cela fonctionne. "Cela transforme quelque chose qui n'était que de la science en une possibilité commerciale."

La percée n'est pas susceptible de remplacer les diodes au silicium, mais pourrait éventuellement conduire à l'utilisation de diodes moléculaires pour des applications que les diodes au silicium ne peuvent pas gérer. Et des diodes moléculaires, qui peut être produit dans un laboratoire de chimie, serait moins cher et plus facile à fabriquer que les diodes standard.