Verso interruttori molecolari a stato solido
Spesso le molecole possiedono proprietà uniche senza confronti rispetto a materiali tradizionali, per cui prospettano la possibilità di nuovi dispositivi con nuove funzioni, impossibili da realizzare con equivalenti dispositivi a stato solido. Gli interruttori molecolari su superficie sono un esempio interessantissimo: diversi stimoli ambientali possono attivarli, ad esempio tramite manipolazione dei loro stati di carica. Le molecole redox-attive sono affascinanti candidati quali interruttori molecolari. Tuttavia, anche se in soluzione la capacità commutativa è dimostrata, per poter giungere a dispositivi, occorre che siano immobilizzate su supporto solido. Il progetto ELECTROMAGIC (Multifunctional surfaces structured with electroactive and magnetic molecules for electronic and spintronic devices), finanziato dall’UE, si è proposto di risolvere la questione, sintetizzando interruttori molecolari a stato solido attraverso la preparazione di monostrati autoaggreganti (SAM). Sintetizzando i SAM in base a molecole di metallofullerene endoedrico (EMF) su un substrato d’oro, gli scienziati sono riusciti ad attivare elettricamente il comportamento magnetico superficiale, modificando lo stato di ossidoriduzione. Inoltre, il team ha funzionalizzato una superficie d’oro con due diverse molecole di tetratiafulvalene, dimostrando la possibilità di controllarne la bagnabilità. Hanno poi modulato l’energia superficiale, scambiando i controioni utilizzati per stabilizzare la carica dei SAM ossidati. Gli stati di ossidoriduzione possono agire anche come frammenti di memoria. Un numero più ampio di stati equivale a una maggiore capacità di memorizzazione dell’interruttore molecolare fabbricato. I SAM misti appena sintetizzati si basavano su due molecole elettroattive con funzione di interruttore multimolecolare. Gli scienziati hanno poi proceduto alla progettazione di un sistema più complesso, confinando le molecole su determinate aree della superficie, allo scopo di fornire una prova di concetto mediante nanoparticelle in grado di legarsi con le molecole sulla superficie. Il sistema può trovare applicazione in chip microfluidici che guidano il riconoscimento nei canali, sensori per biomolecole cariche, oppure crescita controllata di polielettroliti carichi. Il team del progetto ha anche fornito nozioni chiave sull’uso dei radicali organici nella magnetoelettronica molecolare. Dopo la preparazione di SAM a base di radicali organici, i risultati sperimentali hanno confermato il ruolo svolto dai radicali sul trasporto della carica attraverso i raccordi molecolari tra radicali ed elettrodi. La capacità di controllare in modo efficiente le proprietà delle molecole in ogni stato di ossidoriduzione apre il cammino verso dispositivi molecolari funzionali, capaci di agire come interruttori, memorie o sensori.
Parole chiave
Interruttori molecolari a stato solido, modifiche di stato di ossidoriduzione, magnetoelettronica molecolare, memorizzazione di informazioni
