Una molécula que se enciende y se apaga

Una sola molécula, cuyo estado de carga y la forma se puede cambiar a voluntad: el último avance en las CEMES (Centro de Elaboración de Matériaux et d’Etudes Structurales, Centro de Elaboración de Materiales y Estudios Estructurales, CNRS) debe convertirse en una baza clave en el carrera por la miniaturización. Además de controlar su carga de una manera completamente reversible, los investigadores han revelado una relación entre la carga de la molécula y su forma geométrica, por lo que es efectivamente utilizable como un poco de información o de un sistema electromecánico en una escala nanométrica. Este movimiento perfectamente controlable hacia atrás y hacia adelante en el nivel molecular es una gran promesa para la creación de ultra-densa de la memoria digital o nanomotores. Los resultados del equipo se publican en Physical Review Letters.

Lo que los investigadores de la CEMES (Centro de Elaboración de Matériaux et d’Etudes Structurales, Centro de Elaboración de Materiales y Estudios Estructurales, CNRS) de Toulouse han desarrollado se llama un interruptor molecular: una molécula que indistintamente pueden adoptar el estado A o B del estado bajo la influencia de un estímulo externo. En este experimento específico, los dos estados corresponden a diferentes geometrías moleculares: la composición sigue siendo la misma, pero los cambios en la forma. Para inducir el cambio, un electrón debe ser añadido a la molécula, que constituye el estímulo externo. Adición de un electrón introduce también una fuerza de repulsión adicional, causando ciertos átomos de tirar más lejos uno del otro y cambiando de forma de la molécula de una configuración plana, cuadrada a una configuración piramidal más voluminosa. Desde un punto de vista técnico, la operación se hace posible por el uso de un microscopio de efecto túnel (STM).El STM sirve tanto como una cámara para revelar la forma de la molécula y como una herramienta para la inyección de electrones: cuando la punta del microscopio se aplica una tensión eléctrica, la molécula gana un electrón y cambia de forma, convirtiéndose piramidal. El proceso es completamente reversible: cuando un voltaje inverso se aplica, la molécula libera el electrón y se recupera una forma plana y carga neutra. Los investigadores del CNRS han medido el estado de la molécula de carga en ambas configuraciones utilizando un microscopio de fuerza atómica (AFM), estableciendo así la estrecha relación entre la carga de la molécula y su forma geométrica. Este cambio abre la puerta a numerosas aplicaciones, incluyendo la síntesis de la memoria primaria unidades en una escala molecular. La capacidad de la molécula de mantener la carga y liberarlo en la demanda podría ser utilizado para codificar la información binaria. Además de las aplicaciones en electrónica molecular, sería posible utilizar la transformación geométrica de la molécula para producir un nanomáquina. El control de la transferencia de carga que determina la transformación geométrica podría permitir la creación de un motor paso a paso, por ejemplo. Esta investigación fue financiada parcialmente por la Comisión Europea como parte del proyecto de artista.

Báscula


© CEMES / CNRS

– Arriba: Las imágenes obtenidas por microscopía de efecto túnel que ilustra la secuencia de conmutación reversible de una molécula en una película aislante delgada. 
– inferiores:. diagramas que muestran la geometría de la molécula como una función de su estado de carga 
A la izquierda están dos cuadrada, plana, eléctricamente neutro moléculas que miden alrededor de 1 nanómetro. Cuando la punta del microscopio se coloca sobre la molécula de la izquierda, proporcionando una corriente de 2V, la molécula se carga con un electrón adicional, induciendo un cambio conformacional en una forma piramidal (centro). Este cambio es totalmente reversible: cuando una corriente inversa se ​​aplica, la molécula pierde su carga y recupera su forma inicial (a la derecha).


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