Interrupteurs a base de molecules

Une equipe de scientifiques dirigee par le biophysicien Stuart Lindsay de
l’universite d’Arizona State a detecte pour la premiere fois de maniere
reproductible un comportement de « resistance differentielle negative » (RDN)
dans une molecule de la famille des oligo-aniline que l’on propose souvent
comme susceptibles de fonctionner comme interrupteur moleculaire. Les
proprietes electriques de molecules individuelles sont tres difficiles a
caracteriser notamment parce qu’il est quasiment impossible de realiser de
veritables contacts electriques a leurs extremites. Les mesures rapportees
par l’equipe ont pu etre realisees en accrochant l’une des extremites de la
molecule a la sonde d’un microscope a effet tunnel, et l’autre a une surface
conductrice. Elles ont pu etre menees en presence d’un electrolyte sans etre
perturbees par le passage de courant dans la solution, dans la mesure ou la
sonde etait entierement recouverte d’une couche isolante, a l’exception de
sa toute extremite ou etait fixee la molecule a tester.
Les chercheurs ont montre que la molecule presentait 3 comportements
electriques differents : isolante a l’etat neutre, elle devient conductrice
apres avoir cede des electrons (processus d’oxydation), mais redevient
isolante pour un degre d’oxydation superieur. Ces proprietes ont ete mises
en evidence en analysant les variations du courant echange en presence d’une
solution d’acide sulfurique, en fonction de la polarisation appliquee. On
observe ainsi une diminution du courant lorsqu’on augmente le degre
d’oxydation de la molecule en augmentant la tension appliquee, ce qui
correspond a un comportement de resistance negative.
Selon les chercheurs, les ions presents dans la solution electrolytique
jouent un role important dans le comportement observe. En interagissant
fortement avec la molecule, ils lui font adopter une configuration
particuliere qui permet le transfert d’electrons entre la sonde et la
molecule, et induit la transition isolant - conducteur (un processus observe
pour la premiere fois par Rudy Marcus de Caltech et pour lequel il recut le
prix Nobel de Chimie en 1992).