Molekyyli kerrallaan

Molekyylit ovat monen tutkijan kohteena heidän tavoitellessaan uutta anturitekniikkaa, tilatehokasta datan tallennusta tai fotonista kytkentää.

Karlsruhen teknillisen instituutin (KIT) ja Darmstadtin teknillisen yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uuden anturin kaasumuodossa oleville molekyyleille.

Innovatiivinen anturi tunnistaa yksityiskohtaisesti ja tarkasti molekyylit ja edustaa täysin uuden anturiluokan prototyyppiä.

Tutkijat kertovat, että uutuuden toimintaperiaate perustuu herkkien grafeenitransistorien yhdistämiseen räätälöityihin metalli-orgaanisiin (MOF) -pinnoitteisiin. Prototyyppinä tekijät esittävät spesifisen etanolianturin. Toisin kuin nykyiset kaupalliset anturit, se ei reagoi alkoholiin eikä kosteuteen.

Grafeeni on luonteeltaan erittäin herkkä vieraille molekyyleille, jotka kiinnittyvät sen pintaan. Grafeenilla ei kuitenkaan ole molekyylispesifistä vuorovaikutusta mutta sen toteuttamiseksi tutkijat saivat metalli-orgaanisen kehyksen kasvamaan grafeenin pinnalla, selvittävät tutkijat.

Koska erilaisia pintaan kasvatettavia MOF-rakenteita voidaan valmistaa ja sen ja grafeenimosfetin rajapinnan kemialliset rakenteet voivat vaihdella, tutkijoiden työ avaa täysin uuden anturiluokan, jolla on tarkkaan säädetty valikoivuus ja herkkyys.

"Tässä myös simulaatio auttaa", Wolfgang Wenzel sanoo, "koska voimme luoda monia MOF-tiedostoja tietokoneella ilman niiden syntetisointia."

Yhdestä molekyylistä muodostetut magneetit ovat puolestaan erityisen kiinnostavia datan tallentamiseen, koska bitti per molekyyli voisi lisätä huomattavasti tietokoneiden tallennuskapasiteettia.

Ottawan yliopiston tutkijat ovat nyt kehittäneet uuden molekyylijärjestelmän, jolla on riittävä magneettinen vahvuus. Tämän erikoisreseptin ainesosat ovat harvinaisia maametalleja ja niiden välinen epätavallinen typpipohjainen molekyylisilta.

Tiimi korostaa, että menetelmää voitaisiin käyttää muidenkin moniytimisten kompleksien tuottamiseen, joissa ilmenee pitkään tavoiteltua jättimäistä spiniä. Menetelmä tarjoaa hyvät mahdollisuudet kehittää erittäin tehokkaita yksimolekyylisiä magneetteja ilman aiempien ehdokkaiden vaikeuksia.

Max Planck Instituutin tutkijat ovat sen sijaan osoittaneet, että yksittäinen molekyyli voi kytkeä valonsäteen päälle tai pois, mikä voi olla hyödyllinen kvanttitietokoneen tai niiden keskinäisten verkkoelementtien ohjaamiseen.

Kytkentää demonstroimalla ryhmä havaitsi kvanttivaikutuksen, jota kutsutaan tyhjiö Rabi-halkaisuksi, jota ei ole aiemmin havaittu yksittäisissä molekyyleissä. Ryhmän koostama molekyylijärjestely, joka on kytketty optiseen onteloon, voisi toimia myös kubittina.

Molekyylit ovat pieniä ja helppoja valmistaa, jotka ovat kaksi hyödyllistä ominaisuutta kvanttitekniikoille. Lisäksi molekyyleillä on myös ylivoimaisia ominaisuuksia tavanomaisempaan valon hallintaan.

Aiheista aiemmin:

Elektroninen nenä MOF-materiaaleista

Ympäristö muuttaa molekyylin kytkimeksi

Maailman pienin radioasema