Исследовательская группа из университета в г. Ко́нстанц (Германия) сделал важный шаг на пути к реализации устройств молекулярной электроники, представив в журнале Nature Communications высоконадёжный переключатель, сделанный из одной органической молекулы.

Синтезированная авторами молекула крепится к основе — золотой подложке — тремя якорными группами. На головной части молекулы, высоко над золотой поверхностью размещается подвижный кронштейн в виде нитрильной группы. Перемещая второй электрод (его функцию выполнял золотой наконечник сканирующего туннельного микроскопа, СТМ) с пикометровой точностью, учёным удалось впервые измерить проводимость такой сложной молекулы для разных положений зонда относительно нитрильной группы.

Её дипольный момент также позволяет использовать для управления переключателем электрическое поле, генерируемые зондом СТМ. Если внешнее поле положительное, нитрильная группа прижимается вниз, нарушая контакт, если отрицательное — поднимается вверх и восстанавливает его.

Эксперимент показал, что контакт между молекулой и золотой вершиной зонда СТМ можно разрывать и устанавливать механически или электрически тысячи раз без признаков пластической деформации. Полученные результаты хорошо согласуются с данными моделирования геометрической структуры и электропроводности молекулярного переключателя, выполненного с применением теории функционала плотности.

«Самое примечательным тут является хорошая выраженность включённого и выключенного состояний, — отметил один из авторов, профессор Фабиан Паули (Fabian Pauly). — Прежние концепции часто оказывались неудачными из-за того, что контролировать электрический контакт с одиночными молекулами было очень трудно, и поэтому его поведение можно было интерпретировать лишь статистически».