کشف نوع جدیدی از سوئیچ‌های مولکولی

اتصالات مولکولی (یا فصل مشترک مواد معدنی / آلی / معدنی) کاربرد فراوانی در
نانوابزارها دارد و طبعاً درک بهتر چگونگی انتقال بار در این سیستم‌ها (که از
طریق پدیده‌ی کوانتومی تونل‌زنی انجام می‌شود) می‌تواند به کشف ابزارهای
الکترونیکی جدیدتر و بهتری منجر شود؛ اما تاکنون روش قابل اطمینانی برای اندازه‌گیری
مقاومت و رسانش الکتریکی آنها به دست نیامده‌است و این امر تفسیر آزمایش‌های
انجام‌شده را با مشکل مواجه می‌ساخت. از سوی دیگر آگاهی از رابطه‌ی موجود میان
میزان مقاومت الکتریکی این اتصال مولکولی با خواص ذاتی آن، لازمه‌ی طراحی شاخص‌های
مداری در مقیاس مولکولی است.

اخیراً گروهی از محققان در آمریکا و کره، با فرو بردن مکرر نوک طلایی STM در
سطح طلایی که حاوی محلولی از مولکلول‌های بای پیریدین (یک مولکول حلقوی بنزن‌شکل
دارای نیتروژن) است و ایجاد رشته‌ی نازک و در نهایت شکسته شدن این رشته و ایجاد
اتصال مولکولی بین الکترودهای طلا، تغییری ناگهانی در رسانش این اتصال مشاهده
کردند. آنها با استفاده از این شیوه توانستند رسانش این مولکول‌ها را (که
اتصالات بین الکترودهای طلا را تشکیل می‌دادند) به شکل قابل اطمینانی اندازه‌گیری
نمایند و پس از مطالعه‌ی چگونگی جریان یافتن الکترون‌ها با استفاده از این
اتصال مولکولی، دریافتند که مقاومت الکتریکی موجود در این اتصال به‌راحتی و با
کشیدن یا فشردن آن تغییر کرده، به دو حالت رسانشی پایدار خاموش و روشن تبدیل می‌شود
که هیچ شباهتی به حالت‌های رسانشی اتصالاتی که تا قبل از این مشاهده شده بود،
نداشت. با انجام بررسی‌های بیشتر معلوم شد که تغییر زاویه‌ی این اتصال بر میزان
رسانش آن تأثیر می‌گذارد، لذا با کشیدن یا فشردن آن می‌توان یک سوئیچ دوحالته‌ِی
مکانیکی را برای کاربرد در نانوابزارها در اختیار داشت. با این روش مجموعه‌ی
تکرارپذیری از داده‌ها حاصل می‌شود که می‌توانست مبنایی برای نظریه‌‌پردازی‌های
بعدی به شمار رود.

این محققان امیدوارند با اصلاح بیشتر این روش بتوانند از آن در اتصالات مولکولی
پیچیده‌تر هم استفاده کنند و در آینده به کاربردهای مربوط به سیستم‌های تبدیل
انرژی خورشیدی، مثل پیل‌های فوتوولتائیک آلی نیز راه یابند. یافته‌های حاصل از
این آزمایش‌ها، در مقاله‌ای منتشر شده‌است که برای آگاهی بیشتر می‌توان به آن
مراجعه نمود.