p As interações de longa distância entre moléculas individuais podem criar uma nova forma de computação? p As interações entre moléculas individuais em uma superfície de metal se estendem por distâncias surpreendentemente grandes - até vários nanômetros.

p Um novo estudo, acabado de publicar, da mudança na forma dos estados eletrônicos induzida por essas interações, tem potencial aplicação futura no uso de moléculas como unidades endereçáveis ​​individualmente.

p Por exemplo, em um futuro computador baseado nesta tecnologia, o estado de cada molécula individual pode ser controlado, espelhamento de operação binária de transistores na computação atual.

p Medindo interações moleculares socialmente distantes em uma superfície de metal

p A colaboração Monash-University of Melbourne estudou as propriedades eletrônicas da ftalocianina de magnésio (MgPc) espalhada em uma superfície de metal.

p O MgPc é semelhante à clorofila responsável pela fotossíntese.

p Com cuidado, medições de microscopia de sonda de varredura atomicamente precisas, os pesquisadores demonstraram que as propriedades mecânicas quânticas dos elétrons dentro das moléculas - ou seja, sua energia e distribuição espacial - são significativamente afetadas pela presença de moléculas vizinhas.

p Este efeito - no qual a superfície metálica subjacente desempenha um papel fundamental - é observado para distâncias de separação intermolecular de vários nanômetros, significativamente maior do que o esperado para este tipo de interação intermolecular.

p Espera-se que esses insights informem e impulsionem o progresso no desenvolvimento de tecnologias eletrônicas e optoeletrônicas de estado sólido construídas a partir de moléculas, Materiais 2-D e interfaces híbridas.

p Observando diretamente as mudanças na simetria orbital molecular e energia

p O ligante 'trevo de quatro folhas' ftalocianina (Pc), quando decorado com um átomo de magnésio (Mg) em seu centro, faz parte do pigmento clorofila responsável pela fotossíntese em bioorganismos.

p Metal-ftalocianinas são exemplares para a sintonia de suas propriedades eletrônicas, trocando o átomo de metal central e grupos funcionais periféricos, e sua capacidade de se automontar em camadas simples e nanoestruturas altamente ordenadas.

p Medições de microscopia de ponta de prova de varredura revelaram uma interação surpreendentemente longa entre as moléculas de MgPc adsorvidas em uma superfície de metal.

p A análise quantitativa dos resultados experimentais e a modelagem teórica mostraram que essa interação era devida à mistura entre os orbitais da mecânica quântica - que determinam a distribuição espacial dos elétrons dentro da molécula - de moléculas vizinhas. Essa mistura orbital molecular leva a mudanças significativas nas energias eletrônicas e nas simetrias de distribuição de elétrons.

p O longo alcance da interação intermolecular é o resultado da adsorção da molécula na superfície do metal, que "espalha" a distribuição dos elétrons da molécula.

p "Tivemos que levar nosso microscópio de sonda de varredura a novos limites em termos de resolução espacial e complexidade de aquisição e análise de dados, "diz a autora principal e membro da FLEET, Dra. Marina Castelli.

p "Foi uma grande mudança de pensamento quantificar a interação intermolecular do ponto de vista das simetrias da distribuição espacial dos elétrons, em vez de mudanças espectroscópicas típicas de energia, o que pode ser mais sutil e enganoso. Este foi o ponto-chave que nos levou à linha de chegada, e também porque pensamos que este efeito não foi observado anteriormente. "

p "Importante, o excelente acordo quantitativo entre o experimento e a teoria atomística DFT confirmou a presença de interações de longo alcance, dando-nos grande confiança em nossas conclusões, "diz o colaborador Dr. Muhammad Usman da Universidade de Melbourne.

p Os resultados deste estudo podem ter grandes implicações no desenvolvimento de futuras tecnologias eletrônicas e optoeletrônicas de estado sólido baseadas em moléculas orgânicas, Materiais 2-D e interfaces híbridas.