Parece uma cruz com quatro braços de igual comprimento e um átomo central em sua intersecção. Todos os átomos estão dispostos em um plano, de modo que a molécula é absolutamente plana - pelo menos no estado normal.

Físicos da Universidade de Würzburg agora conseguiram manipular essa molécula usando um depósito especial e um campo elétrico para assumir permanentemente dois estados diferentes. Isso poderia tornar a molécula adequada como uma espécie de "interruptor molecular" para aplicações de spintrônica - uma tecnologia de processamento de dados pioneira baseada no spin do elétron.

A mudança molecular é fruto da colaboração de membros dos Departamentos de Física Experimental e Teórica da Universidade de Würzburg:Dr. Jens Kügel, um pós-doutorado no Departamento de Física Experimental II, planejou e executou os experimentos. Giorgio Sangiovanni, um Professor de Física Teórica no Instituto de Física Teórica e Astrofísica, encarregou-se de interpretá-los. A equipe publicou recentemente seus resultados de pesquisa na edição atual da revista npj Quantum Materials.

Construindo uma ponte com uma molécula de corante

"Usamos uma molécula de ftalocianina de manganês, uma tinta que não pode ser trocada normalmente, “Sangiovanni descreve a abordagem dos físicos. Jens Kügel teve que recorrer a um truque para transformá-la em um interruptor molecular:ele montou a molécula em uma superfície metálica muito especial construída de átomos de prata e bismuto.

Como os átomos de bismuto são muito maiores do que os átomos de prata, seu arranjo regular cobre a superfície do metal como paredes baixas. Irregularidades nesta estrutura resultam em uma distância maior entre duas áreas de bismuto, como o leito de um rio seco. A molécula de ftalocianina de manganês então constrói uma ponte sobre o leito do rio para continuar a metáfora.

Comutado por um campo elétrico

Jens Kügel usou uma técnica especial para dar à molécula sua propriedade de comutação. Quando ele se aproximou do átomo de manganês no centro da molécula com uma ponta muito fina que emitia um campo elétrico, o átomo central mudou de posição e desceu um pouco em direção à superfície metálica fora do plano molecular. "Desta maneira, a molécula assumiu dois estados estáveis ​​comutáveis, "diz o físico.

Fisicamente, a molécula cria um grande momento magnético devido à mudança de posição de seu átomo central. Por causa dos fenômenos especiais da física quântica, esta mudança de posição afeta a molécula inteira, manifestando-se externamente por meio de propriedades magnéticas distintas. Os físicos se referem a isso como o efeito Kondo.

Um novo conceito para construir interruptores moleculares

Normalmente, interruptores moleculares são sintetizados para serem intrinsecamente estáveis ​​em vários estados. "Agora demonstramos que essa funcionalidade pode ser criada também em moléculas não comutáveis ​​por meio da manipulação seletiva do ambiente da molécula, "Kügel e Sangiovanni explicam o resultado central de seu artigo. Os físicos desenvolveram um novo conceito para construir interruptores moleculares que eles acreditam que abrirá novas possibilidades de design em eletrônica molecular no futuro.

Cooperação de sucesso no Centro de Pesquisa Colaborativa

A colaboração bem-sucedida de físicos teóricos e experimentais da Universidade de Würzburg também é baseada no Centro de Pesquisa Colaborativa "Topológica e Eletrônica Correlacionada em Superfícies e Interfaces", curto ToCoTronics, que está localizado em Würzburg. Seu foco está em fenômenos físicos especiais - correlações eletrônicas e física topológica, e acima de tudo, suas interações, que têm grande potencial de aplicação para romance, tecnologias pioneiras de amanhã.