دانشجویان مهندسی مکانیک شهرکرد

این سوئیچ می‌تواند به دانشمندان در توسعه الکترونیک مولکولی برای افزاره‌های محاسباتی فراکوچک کمک کند.

مولکول‌ها از دیرباز به عنوان مولفه‌های مداری جایگزین ارائه شده‌اند. در سال 1974، پژوهشگران IBM توضیح دادند که چگونه یک مولکول منفرد می‌تواند جریان را فقط در یک سمت عبور دهد، در نتیجه مانند یک دیود رفتار کند و از همان زمان مولفه‌های متنوع دیگر مانند ترانزیستورها و سوئیچ‌ها مطرح شدند.

از لحاظ نظری، الکترونیک تک مولکولی باید از مشابه سیلیکونی آن کوچکتر باشد و ممکن است توان مصرفی کمتری نیاز داشته باشد.

اکنون «ویلهلم آوارتر» و همکارانش از دانشگاه صنعتی مونیخ، در نمایش افق‌های دوردست الکترونیک مولکولی، چیزی را خلق کرده‌اند که به ادعای خودشان کوچکترین سوئیچ تا به امروز است. این سوئیچ مولکولی مبتنی بر تترافنیل - پورفیرین است.

این مولکول یک مولکول حلقوی شکل با چهار جایگاه پیوندی در وسط است. دو مورد از این جایگاه‌ها می‌توانند در هر لحظه با یک جفت پروتون در پیکربندی شمال - جنوب یا شرق - غرب اشغال شوند.

در دمای اتاق، این پروتون‌ها به اختیار خود بین این دو پیکربندی حرکت می‌کنند، ولی پژوهشگران با سرد کردن این مولکول پورفیرین تا دمای 6 درجه کلوین، پروتون‌ها را در فقط یکی از پیکربندی‌ها قرار داده و سپس با استفاده از جریان الکتریکی اعمالی از نوک یک میکروسکوپ تونل‌زنی روبشی (STM) آن را به طور دلخواه تغییر دادند.

هنگامی که این مولکول پورفیرین روی سطح نقره جذب می‌شد، یک شکل منحنی‌وارِ زینی به خود می‌گرفت که باعث تغییر رسانایی این دو پیکربندی پروتونی می‌شد.

با این روش، گروه «آوارتر» توانست فقط با سوئیچ پروتون‌ها بین شمال - جنوب و شرق - غرب رسانایی مولکول را با نوک STM بین دو حالت سوئیچ کند. نکته دیگر این‌که، هنگامی که این پژوهشگران یکی از پروتون‌ها را با STM برداشتند و یکی را باقی گذاشتند، توانستند بین چهار حالت رسانایی - شمال، جنوب، شرق و غرب- سوئیچ کنند.

«ساو- وای هلا»، متخصص سوئیچ‌های تک ‌مولکولی از دانشگاه اوهایو می‌گوید: این کار یک نمایش جالب است، زیرا این مولکول در طول فرایند سوئیچ شکل طبیعی خود را از دست نمی‌دهد.

این محققان، جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ «Nature Nanotechnology» منتشر کرده‌اند.