Crean un interruptor de una sola molécula: un paso hacia una electrónica cada vez más pequeña

Un equipo de investigadores ha demostrado por primera vez un electret de una sola molécula, un dispositivo que podría ser una de las claves de las computadoras moleculares.

La electrónica más pequeña es crucial para desarrollar computadoras y otros dispositivos más avanzados.

Esto ha llevado a un impulso en el campo para encontrar una manera de reemplazar los chips de silicio con moléculas, un esfuerzo que incluye la creación de electret de una sola molécula, un dispositivo de conmutación que podría servir como plataforma para dispositivos de almacenamiento no volátiles extremadamente pequeños.

Sin embargo, debido a que parecía que tal dispositivo sería tan inestable, muchos en el campo se preguntaron si alguna vez podría existir uno.

Junto con colegas de la Universidad de Nanjing, la Universidad de Renmin, la Universidad de Xiamen y el Instituto Politécnico Rensselaer, Mark Reed, el profesor Harold Hodgkinson de Ingeniería Eléctrica y Física Aplicada demostró un electret de una sola molécula con una memoria funcional.

Los resultados se publicaron en Nature Nanotechnology.

La mayoría de los electrets están hechos de materiales piezoeléctricos, como los que producen el sonido en los altavoces.

En un electret, todos los dipolos, pares de cargas eléctricas opuestas, se alinean espontáneamente en la misma dirección.

Aplicando un campo eléctrico, sus direcciones se pueden invertir.

“La pregunta siempre ha sido qué tan pequeños se pueden hacer estos electrets, que son esencialmente dispositivos de almacenamiento de memoria”, dijo Reed.

Los investigadores insertaron un átomo de gadolinio (Gd) dentro de una buckyball de carbono, una molécula de 32 lados, también conocida como buckminsterfullereno.

Cuando los investigadores colocaron esta construcción (Gd @ C82) en una estructura de tipo transistor, observaron el transporte de un solo electrón y lo usaron para comprender sus estados de energía.

Sin embargo, el verdadero avance fue que descubrieron que podían usar un campo eléctrico para cambiar su estado energético de un estado estable a otro.

“Lo que está sucediendo es que esta molécula actúa como si tuviera dos estados de polarización estables“, dijo Reed.

Añadió que el equipo realizó una variedad de experimentos, midiendo las características de transporte mientras aplicaba un campo eléctrico y alternando los estados de un lado a otro.

“Demostramos que podíamos convertirlo en una memoria: leer, escribir, leer, escribir”, dijo.

Reed enfatizó que la estructura actual del dispositivo no es práctica actualmente para ninguna aplicación, pero demuestra que la ciencia subyacente es posible.

“Lo importante en esto es que muestra que se pueden crear en una molécula dos estados que causan la polarización espontánea y dos estados conmutables”, dijo.

“Y esto puede dar a las personas ideas de que tal vez se pueda reducir la memoria literalmente a un solo nivel molecular.

Ahora que entendemos que podemos hacer eso, podemos pasar a hacer cosas más interesantes con él“.

Fuente: Yale