מתג מולקולארי חדשני

 

מתג מולקולארי חדשני

מאת דר. משה נחמני

חוקרים מאוניברסיטת פיטסבורג המציאו סוג חדש של מתג אלקטרוני המסוגל לבצע פונקציות לוגיות-אלקטרוניות בתוככי מולקולה יחידה

דר. משה נחמני
 חוקרים מאוניברסיטת פיטסבורג המציאו סוג חדש של מתג אלקטרוני המסוגל לבצע פונקציות לוגיות-אלקטרוניות בתוככי מולקולה יחידה. השימוש ברכיבים חד-מולקולאריים כאלו עשוי לאפשר פיתוח של רכיבי אלקטרוניקה זעירים, מהירים, ויעילים אנרגטית יותר מאלו הקיימים היום. ממצאי המחקר פורסמו בכתב-העת המדעי Nano Letters.
"מתג חדשני זה עולה בביצועיו על פיתוחים קיימים המבוססים על מולקולות יחידות," אומר הפרופסור לפיסיקה ולכימיה Hrvoje Petek מאוניברסיטת פיטסבורג. "אנו לומדים כיצד למזער את הרכיבים של מעגלים אלקטרוניים למולקולות יחידות לשם הפיתוח של טכנולוגיות משופרות ויציבות יותר."

 
המתג התגלה בעקבות ניסויים בצבר משולש של שלושה אטומי מתכת המוחזקים יחדיו ע"י אטום חנקן יחיד, כאשר מערכת זו כלואה כולה בתוככי כלוב המורכב מאטומי פחמן בלבד. החוקרים גילו כי צברי המתכת הסגורים בתוככי כלוב פחמן חלול מסוגלים להתחלף בין מספר מבנים בעקבות ייזום האלקטרונים שבתוכם. החלפה זו משנה את יכולתה של המולקולה להוליך זרם חשמלי, וע"י כך מתקבל מיתוג בין מצבים לוגיים מרובים מבלי לשנות את המבנה הכדורי של כלוב הפחמן. החוקר הראשי מסביר כי רעיון זה גם מגן על המולקולה כך שהיא מסוגלת לפעול ללא ההשפעה של כימיקלים מבחוץ. בזכות מבנם הכדורי היציב, אבי-הטיפוס של המתגים המולקולאריים ניתנים לשילוב בתור אבני-בניין דמויי-אטום בגודל של ננומטר אחד בתוך מבני מחשב מקבילים.
 
אב-הטיפוס הודגם בעזרת מולקולת Sc3N@C80 הטמונה בין שתי אלקטרודות המורכבות מתחמוצת נחושת שטוחה וחוד טונגסטן חד. בעקבות הפעלת מתח, המולקולה Sc3N, המאורגנת במבנה של משולש שווה-צלעות, מסוגלת להחליף באופן צפוי בין שישה מצבים לוגיים מוגדרים.