Авторами разработки стала группа ученых из США и Южной Кореи под руководством Марка Рида из Йельского университета и Такхи Ли из Университета Кванджу. Их одномолекулярный транзистор представляет собой молекулу бензола, помещенную между двумя золотыми контактами, соединенную с ними специальными функциональными группами, содержащими атомы серы. Эта конструкция покоится на основании из алюминия, служащего управляющим электродом.
Ученые обнаружили, что, подавая электрическое напряжение на золотые контакты, они могут регистрировать течение электрического тока через молекулу, и, прилагая в то же самое время электрическое поле к молекуле с помощью алюминиевого электрода, оказываются в состоянии регулировать силу электрического тока через молекулу.
Такая работа устройства совершенно аналогична работе полевого транзистора, являющегося основным элементом в конструкции современных кремниевых микропроцессоров, которые повсеместно используются в компьютерах.
Несмотря на то, что подобные молекулярные полевые транзисторы демонстрировались учеными и ранее, авторам новой публикации, в отличие от своих коллег, удалось впервые показать изменения в энергетическом состоянии молекулы бензола при приложении к ней электрического поля, которые и приводят к изменению силы тока через устройство.
У ученых ушло около 10 лет на разработку технологии создания и изучения таких одномолекулярных транзисторов, так как это требует формирования золотых контактов, находящихся на расстоянии друг от друга всего в несколько нанометров, а также усовершенствования современных методов спектроскопического анализа для выявления изменений, происходящих с одиночной органической молекулой под воздействием электрического поля.
«Этот процесс напоминает вкатывание мяча в гору, где мяч отражает текущий через молекулу электрический ток, а высота холма отражает то или иное энергетическое состояние молекулы. Грубо говоря, мы научились управлять высотой этого холма на примере одной-единственной молекулы», - сказал Рид, словак которого приводит пресс-служба Йельского университета.
«Наша работа, тем не менее, не позволяет нам начать создавать молекулярные электрические схемы и микропроцессоры нового поколения - нас от этих возможностей отделяют еще десятки лет технического прогресса, однако нам удалось разрешить проблему, волновавшую ученых в течение десятилетия, и доказать, что одна-единственная молекула может функционировать как транзистор», - подытожил ученый.