Dalam studi terbaru yang diterbitkan di Nature Communications, para peneliti dari Columbia Engineering melaporkan bahwa mereka telah berhasil menciptakan perangkat molekul tunggal yang sangat konduktif dan dapat diatur. Mereka mencapai ini dengan melekatkan molekul pada sambungan menggunakan kontak logam-langsung. Pendekatan inovatif mereka menggunakan cahaya untuk mengendalikan sifat-sifat elektronik dari perangkat-perangkat ini, membuka peluang baru untuk menggunakan kontak logam-logam yang dapat memudahkan aliran elektron melintasi perangkat molekul tunggal.
Tantangan yang dihadapi adalah menyusutnya ukuran perangkat elektronik. Perangkat-perangkat molekul tunggal menggunakan molekul organik sebagai saluran konduktif, menawarkan solusi untuk tantangan miniaturisasi dan fungsionalisasi yang dihadapi oleh semikonduktor tradisional. Potensinya untuk dikendalikan oleh cahaya telah menjadi hal yang menarik, namun sebelumnya belum berhasil didemonstrasikan.
Dengan temuan tersebut, tim membuka pintu baru dalam elektronika molekuler, di mana cahaya dapat mengendalikan cara molekul terikat di antara dua elektroda logam. Ini mirip dengan mengalihkan sakelar pada skala nano, membuka peluang untuk merancang komponen elektronik yang lebih pintar dan efisien.
Kelompok Venkataraman telah mempelajari perangkat molekul tunggal selama hampir dua dekade, menjelajahi interaksi fisika, kimia, dan rekayasa pada skala nanometer. Fokusnya adalah membangun sirkuit-sirkuit molekul tunggal dengan fungsionalitas bervariasi, di mana struktur sirkuit didefinisikan secara sangat presisi.
Tim memutuskan untuk mengeksplorasi penggunaan molekul organo-logam yang mengandung besi ferrosen sebagai solusi untuk masalah kontak listrik antara elektroda logam dan sistem karbon. Dengan menggunakan cahaya, mereka berhasil mengontrol molekul-molekul ferrosen untuk membentuk ikatan langsung dengan elektroda emas saat molekul dalam keadaan teroksidasi. Hasilnya adalah perangkat molekul tunggal berbasis ferrosen yang dapat dikendalikan oleh cahaya.
Pendekatan baru ini memungkinkan perluasan kemungkinan kimia terminasi molekul untuk menciptakan perangkat-perangkat molekul tunggal. Hal ini juga membuktikan kemampuan untuk mengaktifkan dan menonaktifkan kontak ini dengan menggunakan cahaya, membuka jalan bagi pengembangan sensor dan sakelar yang merespons cahaya dengan spesifik, untuk berbagai aplikasi teknologi.
Studi ini melibatkan kolaborasi dalam sintesis, pengukuran, dan perhitungan. Para peneliti sekarang sedang mengeksplorasi aplikasi praktis dari perangkat molekul tunggal yang dikendalikan oleh cahaya, termasuk mengoptimalkan kinerja perangkat dan meneliti perilakunya di berbagai kondisi lingkungan.
Referensi:
[1] https://www.engineering.columbia.edu/news/using-light-precisely-control-single-molecule-devices diakses pada 30 Maret 2024
[2] Woojung Lee, Liang Li, María Camarasa-Gómez, Daniel Hernangómez-Pérez, Xavier Roy, Ferdinand Evers, Michael S. Inkpen, Latha Venkataraman. Photooxidation driven formation of Fe-Au linked ferrocene-based single-molecule junctions. Nature Communications, 2024; 15 (1) DOI: 10.1038/s41467-024-45707-z
Alumni S1 Kimia Universitas Negeri Makassar. Pengajar kimia, penulis di warstek.com.