Transistor molecolari

Transistor piccoli piccoli, quanto una singola molecola. Li hanno creati i ricercatori della Yale University, in Connecticut, e dello Gwangju Institute of Science and Technology, nella Corea del Sud, dimostrando che uno dei limiti alla miniaturizzazione dei circuiti elettronici – quello rappresentato dai transistor, appunto – potrebbe essere presto superato.

I transistor sono gli elementi fondamentali della circuiti elettrici integrati: controllano il flusso della corrente tra due elettrodi (detti “sorgente” e “pozzo” o “scarico”) modificando il voltaggio applicato a un terzo elettrodo (“gate” o “porta”). Obiettivo delle nanotecnologie è da tempo la costruzione di un transistor in cui gli elettrodi siano separati da una sola molecola su cui scorrano gli elettroni.

Questo di Takhee Lee e colleghi non è l’unico sistema a vagliare la possibilità dei collegamenti a una molecola, ma è il primo in cui la corrente è stata controllata con successo modulando l’energia degli orbitali molecolari, ovvero delle “piste” su cui corrono i suoi elettroni. Le molecole organiche sembrerebbero le candidate ideali, ma sino ad oggi nessuno è mai riuscito a lavorare circuiti elettrici di così piccole dimensioni.

Per costruire il loro transistor, i ricercatori hanno posizionato su uno strato di ossido di alluminio dei fili d’oro rivestiti con benzene, una molecola organica; in seguito hanno spezzato i fili d’oro creando delle micro-fratture. Nei casi più fortunati, all’interno di una micro-frattura poteva rimanere intrappolata una molecola di benzene. In questo modo, i ricercatori hanno ricreato un micro-transistor dove le estremità dei fili spezzati erano una la sorgente, l’altra il pozzo, l’ossido di alluminio alla base ha invece fatto da gate. In questo modo, la molecola di benzene è divenuta la giunzione elettrica tra gli elettrodi del micro-transistor.

Applicando differenti tensioni alla porta, i ricercatori hanno manipolato l’energia degli orbitali della molecola di benzene, controllando l’intensità della corrente che fluisce tra sorgente e pozzo attraverso la molecola. “E’ come una palla che rotola su e giù da una montagna”, spiega Reed, uno degli autori dello studio apparso su Nature. “La palla è la corrente e l’altezza della montagna i diversi stati energetici della molecola. Noi possiamo aggiustare l’altezza del monte”. I ricercatori precisano che i loro risultati sono una conquista puramente scientifica, e saranno necessari ancora molti anni prima di riuscire ad impiegare i transistor molecolari nei circuiti dei computer. (m.s.)

Riferimento: NATURE| Vol 462| 24/31 December 2009