سوئیچ مولکولی جدید برای بهبود صنعت الکترونیک

محققان دانشگاه پترزبورگ نوع جدیدی از سوئیچ الکترونیک را ابداع کردند که مبتنی بر
تک مولکول است. با این سوئیچ کوچک می‌توان ادوات الکترونیک کوچک‌تر، کاراتر و سریع‌‌تر
تولید کرد. این تحقیق بودجه‌ای یک میلیون دلاری را از سوی بنیاد W.M.Keck به خود
اختصاص داده است.

هرویج پیتک استاد رشته فیزیک و شیمی این دانشگاه می‌گوید این سوئیچ جدید نسبت به
تمام سوئیچ‌های موجود برتری دارد. ما آموخته‌ایم که چگونه عناصر مدارات الکترونیکی
را به یک مولکول کاهش دهیم و با این کار نسل جدیدی از فناوری‌ را ارائه کنیم. برای
تولید این سوئیچ از چرخش خوشه‌ای متشکل از سه اتم که توسط اتم‌های نیتروژن به‌هم
متصل شده‌اند استفاده شده است. این خوشه درون یک قفسه از جنس اتم‌های کربنی قرار
داده شده است.

تیم تحقیقاتی پیتک دریافته است که این خوشه سه اتمی محصور در قفسه کربنی قادر است
تحت تحریک‌های الکترون‌ها شروع به چرخش کند. با چرخش این خوشه، توانایی عبور جریان
الکتریکی (رسانایی) آن نیز تغییر می‌کند به‌طوری که بدون نیاز به تغییر شکل قفسه،
خود خوشه حالت‌های منطقی مختلفی را ایجاد می‌کند. پیتک می‌گوید این سیستم به شکلی
است که از خود مراقبت می‌کند و در حین کار کردن تحت تاثیر مواد شیمیایی خارجی قرار
نمی‌گیرد.

از آنجایی که شکل کروی این سیستم ثابت باقی می‌ماند، این سوئیچ مولکولی می‌تواند در
ابعاد نانومتری، به‌عنوان واحد سازنده درون ساختارهای مختلف قرار داده شود. در واقع
می‌توان آن را درون ساختار محاسباتی قرار داد. در نمونه اولیه ساخته شده، مولکول
Sc3N@C80 به‌صورت ساندویچی میان دو الکترود قرار گرفته است. این دو الکترود شامل
اکسید مس و نوک تنگستن است. با اعمال ولتاژ، ساختار مثلثی شکل Sc3N شروع به چرخش
می‌کند که این چرخش بین سه حالت منطقی رخ می‌دهد.

بخشی از این تحقیق توسط پیتک در موسسه لیبنبتز در شهر درسدن آلمان انجام گرفته است.
نظریه پردازانی از دانشگاه علم و فناوری چین نیز در این پروژه همکاری داشته‌اند.
بخش آزمایشگاهی این پروژه نیز با کمک محققانی از دانشگاه پیترزبورگ انجام شده است.

نتایج این تحقیق در نشریه Nano Letters به چاپ رسیده است.