«Путем замены обычных компонентов на основе кремния, например переключателя, отдельными молекулами, будущие электронные схемы могут быть интегрированы в пространстве, меньшем в 100 раз», — говорит Лукас Герхард из Института нанотехнологий KIT.Основная структура электромеханического переключателя состоит из нескольких атомов углерода. Три атома серы образуют ножки, прикрепленные к гладкой золотой поверхности.
Тумблер заканчивается нитрильной группой с атомом азота. Он переворачивается при подаче напряжения.
Возникающее электрическое поле действует на заряд атома азота. Таким образом устанавливается контакт со вторым электродом (здесь золотой наконечник сканирующего туннельного микроскопа).Полный переключатель измеряет не более нанометра. Для сравнения: самые маленькие структуры, используемые в полупроводниковой технологии, имеют размер 10 нм. «Молекулярная электроника, следовательно, будет большим прогрессом», — говорит Герхард.
Примечателен не только размер переключателя, но и то, что он работает надежно и предсказуемо. Это означает, что его работа всегда приводит к состоянию переключения.
Контакт либо разомкнут, либо замкнут. До сих пор реализация этого принципа часто терпела неудачу из-за недостаточной управляемости электрического контакта отдельных молекул. Впервые исследователям KIT удалось размыкать и закрывать такой контакт между молекулой и золотым наконечником электрически и механически так часто, как это необходимо, без возникновения пластической деформации.
По мнению Герхарда, прогресс в синтетической химии привел к возможности сделать доступным большое количество миллиардов молекулярных строительных блоков с идентичной атомной структурой. «Их взаимосвязь, однако, требует прикосновения к ним, чтобы они не были повреждены». Такой щадящий метод теперь найден, и Герхард считает его решающим новшеством.