Yhden molekyylin kytkin

23.03.2017

Konstanz-yhden-molekyylin-kytkin-300-t.jpgKonstanzin yliopiston tutkimusryhmä esittelee molekyylikytkimen, jolla toistaiseksi vertaansa vailla oleva toistettavuus.

Teoreettiset fyysikot Fabian Pauly ja Safa G. Bahoosh ovat nyt onnistuneet yhdessä kokeellisien fyysikoiden ja kemistien kanssa osoittamaan luotettavan ja toistettavan yksittäisen molekyylin kytkimen.

Perusteena tälle kytkimelle on erityisesti syntetisoitu molekyyli, jolla on erityisominaisuuksia.

Tutkijat kuvailevat syntetisoitua molekyyliään kuin kolmijalkaiseksi kuuhun laskeutuneeksi avaruusalukseksi. Sen kolme "jalkaa" ovat ankkuriryhmä, jotka muodostavat vankat kontaktit pintaan - tässä tapauksessa kulta-alustaan. Nitriiliryhmä, sijoitettuna sen ulokkeeseen, osoittaa ylöspäin ja on siten erillään siitä.

Toinen elektrodi, tunnelointimikroskoopin kultakärki, voi kytkeä ja ylläpitää kontaktin. Täten sähkövirta voi virrata molekyylin. Käyttämällä erittäin tarkkaa skannaavan tunnelointimikroskoopin tekniikkaa, on mahdollista ensimmäistä kertaa mitata näin monimutkaisesta molekyylistä johtokyky. Kytkentäprosessiin tarvittava ohjaus väli on pikometrejä.

Nitriiliryhmän dipolimomentti eli sähköinen plus-miinus varaus, tekee paitsi mekaanisen ohjauksen mahdolliseksi, mutta myös hallinnan sähkökenttien kautta. Positiivisen kentän kohdistuksella molekyylin pää painetaan alas ja negatiivisella se liikkuu ylöspäin.

Erityisesti tutkijat iloitsevat, että heillä on nyt hyvin määritellyt on- ja off-tilat. Aiemmissa konsepteissa epäonnistuttiin usein, koska oli kovin vaikea hallita yksittäisten molekyylien sähköistä kontaktia ja siksi kontakteista saattoi tehdä vain tilastollisia tulkintoja.

Nyt ensimmäistä kertaa, kontakti molekyylin ja tunnelointimikroskoopin kultakärjen välillä voitiin avata ja sulkea toistuvasti monta tuhatta kertaa sekä mekaanisesti että sähköisesti, aiheuttamatta plastisia muodonmuutoksia.

Aiheesta aiemmin:

Molekyyli kytkimenä

26.06.2020Magnon-kytkin teollisesti hyödyllisillä ominaisuuksilla
25.06.2020Mikroaaltovahvistin joustavalle puukalvolle
24.06.2020Eksitoneja ja kvanttimateriaaleja
23.06.2020Anturien 3D-tulostus suoraan sydämeen
19.06.2020Tallennusta, logiikkaa ja skyrmioneja
18.06.2020Perusteita tehokkaammille akuille
17.06.2020Lomittaa molekyylejä ja atomeja
16.06.2020Intuitiivinen ohjelmointikieli kvanttitietokoneille
15.06.2020Kontakteja 2D-transistoreille
12.06.2020Molekyylit tarjoavat satakertaisen muistin

Siirry arkistoon »