Международная команда ученых осуществила контролируемое перемещение отдельных органических молекул на серебряной поверхности на расстояние до 150 нм и с точностью до 0,01 нм. Таким образом может передаваться информация, зашифрованная в строении и составе молекул. Результаты работы опубликованы в журнале Science.

Коллектив ученых из Австрии, Германии и США задался вопросом, может ли отдельная молекула быть передвинута в конкретное место, а затем возвращена в исходную точку и сколько времени займет этот процесс.

«Изучая движение отдельных молекул, мы можем получить представление о физических и химических процессах, которые, например, имеют отношение к молекулярной динамике во время химической реакции», — объясняет Леонард Гриль, руководитель исследовательской группы в Грацком университете.

В ходе исследования ученые выстроили отдельные органические молекулы в определенном положении на серебряной поверхности с помощью иглы сканирующего туннельного микроскопа. В этой ориентации молекулы оставались чрезвычайно подвижными даже при –266 °C. Ученые показали, что, несмотря на очень плоскую поверхность, молекулы двигались только в одном направлении.

При воздействии электрического поля электростатические силы заставляли молекулу двигаться по ее изначальному пути в прямом или обратном направлении в зависимости от направления приложенных сил. Таким образом одиночные молекулы могли быть отправлены и приняты на расстояние до 150 нм с чрезвычайно высокой точностью — 0,01 нм. Исследователи также измерили затраченное на этот процесс время и рассчитали скорость отдельной молекулы, которая оказалась равна примерно 0,1 мм/c.

Кроме того, исследователи успешно провели эксперимент по перемещению молекулы между двумя зондами. Для этого игла-«отправитель» прикладывала к молекуле силу, которая перемещала ее точно к игле-«приемнику». Таким образом, через элементарный состав и расположение атомов в молекуле может быть закодирована информация, которую можно передать на относительно большое расстояние с высокой пространственной точностью.