Een internationaal team natuurkundigen onder leiding van de Technische Universiteit München is erin geslaagd speciale moleculen door het aanleggen van een spanning tussen twee verschillende structuren te doen omschakelen. Dergelijke ‘nanoschakelaars’ kunnen ten grondslag liggen aan een nieuw soort componenten, niet op basis van silicium maar op basis van organische moleculen.

De ontwikkeling van nieuwe elektronische technologieën vereist een steeds verdergaande verkleining van de functionele elementen. In München is het gelukt een enkel molecuul als schakelaar voor optische signalen in te zetten.

Andere structuur ― andere eigenschappen

Het team ontwikkelde eerst een techniek die het mogelijk maakt met een enkel molecuul elektrisch contact te maken, om dat molecuul vervolgens aan te sturen met een elektrische spanning. Bij een spanning van ongeveer 1  V verandert de structuur van het molecuul: het wordt vlak, geleidend en verstrooit licht.

Dit veranderende optische gedrag van het molecuul afhankelijk van de structuur is erg spannend voor de onderzoekers: niet alleen kan de verstrooiing van licht (Raman-verstrooiing) worden waargenomen, maar ook gericht worden in- en uitgeschakeld.

Technische uitdaging

Als schakelaar hebben de onderzoekers moleculen gebruikt die speciaal zijn gesynthetiseerd door teams uit Basel en Karlsruhe. Deze moleculen zijn op een metaaloppervlak aangebracht; het elektrische contact wordt verzorgd door de punt van een glassplinter die met een zeer dun metaallaagje is gecoat. Dit stukje glas dient tegelijk als elektrisch contact en als lichtgeleider. ALs functie van de aangelegde spanning konden de onderzoekers minuscule spectroscopische signalen meten.

Het is een ware uitdaging om elektrisch contact te maken met een enkel molecuul; de onderzoekers zijn erin geslaagd deze techniek met succes te combineren met spectroscopie bij een enkel molecuul.

Concurrentie

Een van de doelen van de moleculaire elektronica is nieuwe componenten te ontwikkelen en conventionele siliciumcomponenten door geïntegreerde en rechtstreeks aanstuurbare moleculen te vervangen. Vanwege de uiterst geringe afmetingen is dit nanosysteem bij uitstek geschikt voor toepassingen in de opto-elektronica waarbij licht met elektrische spanningen wordt geschakeld.

Het onderzoek is gepubliceerd in het Journal of the American Chemical Society.