circuiti molecolari
circuiti molecolari
L’elettronica molecolare, il cui scopo è quello di ricostruire gli elementi base dei circuiti elettrici mediante molecole con particolari proprietà, è uno dei campi di ricerca più interessanti nel settore delle nanotecnologie. Le prospettive applicative consistono nella possibilità di realizzare veri e propri circuiti molecolari, vale a dire aventi dimensioni caratteristiche di alcuni nanometri (miliardesimi di metro) e proprietà eccezionali, quali una minima dispersione dell’energia elettrica in termica e una velocità di elaborazione del segnale estremamente elevata. Inoltre, le caratteristiche elettriche dei circuiti molecolari possono trarre vantaggio, data la dimensione caratteristica di questi sistemi, da effetti di natura quantomeccanica. Oltre che tramite molecole, si è dimostrato che è possibile realizzare circuiti molecolari anche utilizzando come elementi costruttivi nanotubi, nanocavi e nanoparticelle. I nanotubi sono macromolecole aventi la struttura di un cilindro la cui parete è costituita da uno o più strati di atomi di carbonio. I nanocavi e le nanoparticelle sono invece agglomerati di atomi aventi forma lineare o sferica la cui dimensione caratteristica è inferiore ad alcuni nanometri. Molti sono i dispositivi molecolari realizzati con successo. Fra questi uno dei primi è costituito da catene alifatiche in grado di effettuare trasporto di carica per effetto tunnel, in cui la quantità di corrente trasferita è proporzionale all’esponenziale dello spessore della catena alifatica. Sono inoltre stati realizzati cavi molecolari semiconduttori costituiti da catene polimeriche insature e diodi molecolari. Questi ultimi sono costituiti da una singola molecola formata da una parte in grado di donare elettroni e una in grado di riceverli connesse fra loro mediante un legame covalente σ. I diodi molecolari possono essere utilizzati come rettificatori di corrente e sono quindi in grado di trasformare la corrente da alternata in continua con un rapporto di raddrizzamento di diversi ordini di grandezza. Altri dispositivi molecolari sono gli interruttori e le memorie, legati alla capacità di una stessa molecola di esistere in due conformazioni molecolari differenti, aventi diverse proprietà di condurre elettricità e interscambiabili fra loro mediante una opportuna sollecitazione esterna.