Создан первый в мире молекулярный "выключатель", управляемый светом - «Наука и технологии»

В современной электронике уже давно идет тенденция к кардинальному сокращению размеров полупроводниковых приборов и других компонентов электронных схем. Можно считать, что нынешняя область микроэлектроники уже практически неотделима от области нанотехнологий, а очередным подтверждением этому факту стала совместная работа исследователей из Констанцского университета (University of Konstanz) и Научного Гельмгольц-центра Дрезден-Роcсендорф (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, HZDR), Германия, которые сократили размер электронного выключателя, так называемого ключа, до размеров одной единственной молекулы. Конечно, включить или выключить такое устройство механическим способом как обычный выключатель не предоставляется возможным. Но это и не требуется, созданный молекулярный выключатель управляется исключительно светом.

Три опытных выключателя, размер которых составляет около одного нанометра, представляют собой молекулы фотохромного материала diarylethene, материала, который изменяет свои химические свойства и структуру под воздействием света. Кольцевая часть молекулы размыкается в отсутствии света и сворачивается в кольцо при условии достаточного освещения. В структуре выключателя присутствует крошечный золотой нанопроводник, которого молекула касается в развернутом состоянии. Это замыкает электрический контакт, позволяя току течь через структуру выключателя.

"Молекулы отдельных химических элементов являются самыми маленькими на сегодняшний день электронными компонентами, использование которых открывает огромные возможности для миниатюризации электронных устройств" - рассказывает доктор Артур Эрбе (Dr Artur Erbe), ученый-физик из центра HZDR, - "Такие крошечные компоненты, включенные в состав микропроцессоров и других электронных чипов, позволят сделать эти чипы еще меньшими, более производительными и эффективными".

Исследователи утверждают, что технология управления молекулой, способной пропускать через себя электрический ток, еще не была реализована до последнего времени. Причиной этому служит то, что такие молекулы содержать очень сильные химические связи между отдельными атомами, для реструктуризации или разрыва которых требуется значительная энергия. В данном случае источником является ультрафиолетовый свет, энергии фотонов которого достаточно для обеспечения включения и выключения молекул токопроводящего фотохромного материала.

Следует отметить, что разработка структуры молекулярного выключателя, изготовленной при помощи метода электронно-лучевой литографии, заняла у ученых около двух лет. Отсюда следует, что на дальнейшую работу по совершенствованию технологию и созданию молекулярных компонентов, которые уже можно будет использовать при производстве электронных чипов, уйдет достаточно большое количество времени. Но если эта работа будет доведена до конца и будет создан целый ряд различных молекулярных устройств, то технологии самособирающейся молекулярной электроники, нанороботов и т.п. перейдут из разряда научной фантастики в разряд обычных повседневных вещей.