Kontroliranim rastezanjem molekula, znanstvenici s Cornella pokazali su kako uređaji na bazi jedne molekule mogu poslužiti kao moćan instrument za izvođenje fundamentalnih znanstvenih pokusa.

Kao rezultat njihova rada, danas imamo na raspolaganju detaljne testove starih teorija o načinu na koji elektroni međudjeluju na nano-dimenzijama. Rad, koji je vodio Dan Ralph, profesor fizike, objavljen je 10. lipnja na internetskom izdanju znanstvenog magazina Science. Vodeći autor rada je J.J. Parks, bivši student na laboratoriju profesora Ralpha. Znanstvenici su proučavali poseban tip molekula kobalta s tzv. intrinzičnim spinom – kvantiziranom količinom kutne količine gibanja.

Teorije postavljene još 1980. godine predvidjele su mogućnost utjecaja molekularnog spina na interakciju među elektronima u molekuli i s vodljivim elektronima koji tu molekulu okružuju te da će ta interakcija odrediti kojom se lakoćom elektroni mogu kretati kroz molekulu. Dosad nitko nije detaljno testirao te teorije. Razlog leži u mnogobojnim poteškoćama koje se pojavljuju tokom izgradnje uređaja s kontroliranim spinovima. Potpuno razumijevanje elektronike jednomolekulskih sustava zahtijeva stručno znanje i iz fizike i iz kemije, a Cornellov je tim specijaliziran za oboje. “Ljudi znaju za visokospinske molekule, ali nitko dosad nije uspio spojiti fiziku i kemiju ne bi li ostvario kontrolirani kontakt s takvim, visokospinskim molekulama”, navodi Ralph.

Znanstvenici su svoj rad temeljili na opažanju električnih istegnutih izoliranih molekula koje sadrže spin, smještenih između dviju elektroda. Promatrali su tok elektrona kroz kobaltove komplekse, ohlađene na ekstremno niske temperature, tijekom sporog rastezanja krajeva tih molekula. U jednom trenutku postaje iznimno teško potjerati struju kroz tako rastegnutu molekulu. Znanstvenici su laganom promjenom simetrije neznatno promijenili magnetska svojstva molekule.

Nakon popuštanja napetosti molekula se vraća u svoj početni oblik pa struja lakše teče kroz nju. Na taj je način dokazano kako se razvlačenjem molekula ne oštećuje. Mjerenjem ovisnosti o temperaturi, magnetskom polju i postotku rastegnutosti, tim je dobio bolji uvid u način na koji molekularni spin utječe na interakcije među elektronima te sam tok elektrona kroz molekulu.

“Prije rada na Cornellu, utjecaj visokog spina na električna svojstva uređaja nanodimenzija razmatrao se isključivo teoretski”, ističe Ralph. Sastavljanjem uređaja koji sadrže odvojene visokospinske molekule kod kojih se spin može kontrolirati rastezanjem molekula, tim s Cornella dokazao je kako ti uređaji mogu poslužiti kao moćno laboratorijsko oruđe za traženje odgovora na neka osnovna znanstvena pitanja.

Izvor: Cornell University