يك مولكول منفرد كه حالت بار و شكل آن به طور دلخواه مي‌تواند تغيير كند، جديدترين اختراع دانشمندان در فرانسه است. پژوهشگران مذكور علاوه بر كنترل بار اين مولكول با يك روش كاملاً برگشت پذير، توانستند ارتباط بين بار مولكول و شكل هندسي آن را آشكار سازند، كه باعث مي‌شود مانند يك بيت اطلاعاتي يا يك سيستم الكترومكانيكي در مقياس نانومتري قابل استفاده باشد. اين حركت عقب- و- جلوي كاملا قابل كنترل در سطح مولكولي اميد زيادي براي خلق حافظه‌هاي ديجيتالي فراچگال يا نانوموتورها بوجود آورده است. 9578 بالا: تصاوير بدست آمده با ميكروسكوپ تونلي روبشي. پايين: نمودارهايي كه نشان مي‌دهند هندسه مولكول، تابعي از حالت بار آن است. چيزي كه اين پژوهشگران توسعه داده‌اند يك سوئيچ مولكولي ناميده مي‌شود: مولكولي كه به طور قابل تعويض حالت A يا حالت B را تحت اعمال محرك‌هاي خارجي به خود مي‌گيرد. در اين آزمايش خاص، اين دو حالت متناظر هستند با هندسه‌هاي مختلف مولكولي - تركيب ثابت است ولي شكل تغيير مي‌كند. براي ايجاد تغييرشكل، يك الكترون بايد به اين مولكول اضافه شود، كه همان محرك خارجي است. همچين افزودن يك الكترون موجب ايجاد يك نيروي دافعه مازاد مي‌شود كه باعث مي‌گردد اتم‌هاي معين از همديگر بيشتر دور شوند و شكل مولكول از يك پيكربندي مربعي تخت به يك پيكربندي هرمي حجيم تبديل گردد.

از ديدگاه فني، اين عمل با استفاده از ميكروسكوپ تونلي روبشي (STM) امكانپذير است. STM هم به مانند دوربين براي مشاهده شكل مولكول عمل مي‌كند و هم به مانند ابزاري براي تزريق الكترون‌ها: هنگامي كه نوك ميكروسكوپ يك تنش الكتريكي اعمال كند مولكول يك الكترون كسب كرده و تغيير شكل مي‌دهد و هرمي مي‌گردد. فرايند كاملا برگشت‌پذير است: هنگامي كه ولتاژ معكوس اعمال شود مولكول الكترون را آزاد كرده و مجددا به حالت تخت با بار خنثي بر مي‌گردد.

اين پژوهشگران با استفاده از ميكرسكوپ نيروي اتمي (AFM) حالت بار مولكول را در هر دو پيكربندي اندازه‌گيري كردند و توانستند ارتباط نزديكي بين بار مولكول و شكل هندسي آنرا برقرار كنند.

اين سوئيچ دري بسوي كاربردهاي بيشماري مانند ساخت واحدهاي حافظه عنصري در مقياس مولكولي باز مي‌كند.

اين پژوهشگران جزئيات نتايج كار تحقيقاتي خود را تحت عنوان "كنترل حالت بار يك سوئيچ مولكولي ردوكس منفرد" در مجله‌ي Physical Review Letters منتشر كرده‌اند.

منبع: ستاد توسعه فناوري نانو