En électronique moléculaire, des molécules simples sont étirées entre deux électrodes pour former un élément électriquement conducteur dans lequel la conductivité moléculaire est ensuite mesurée. Bien que la méthode sous-jacente de ce phénomène, la microscopie à effet tunnel, ait reçu le prix Nobel il y a plus de trente ans, une limitation majeure demeure : pour accéder à la conductivité moléculaire, les molécules à mesurer devaient être fixées en permanence aux électrodes en or inorganique, généralement via des ponts de soufre.
« Nous avons modifié les deux électrodes de manière à ce que nous puissions non seulement déterminer la conductivité moléculaire d’une seule molécule. Au contraire, nous sommes désormais capables d’échanger les composés à volonté pour mesurer successivement les conductivités de nombreuses molécules différentes », a déclaré Werner. Nau, professeur de chimie à l’Université Jacobs. Son groupe de recherche se consacre au développement de nouvelles méthodes physicochimiques et de composés hybrides avancés pour les sciences de la vie et des matériaux.
Les résultats de leurs travaux de recherche récemment publiés ont été sélectionnés comme « Hot Paper » par les éditeurs de la revue Angewandte Chemie International Edition. La revue classe le sujet comme très pertinent dans un domaine de recherche en évolution rapide.
Dans la nouvelle configuration de mesure électronique, les deux électrodes sont modifiées avec des récepteurs macrocycliques organiques (voir image) afin que les molécules de soluté puissent se fixer à la jonction et se détacher également. Ceci est comparable aux connexions enfichables dans l’électrotechnique. Ils permettent d’échanger des éléments électriques, par exemple pour remplacer des composants défectueux ou pour incorporer ceux qui ont des propriétés différentes. « En termes simples, nous avons réussi à introduire des connexions électriques au niveau des molécules individuelles. Nous utilisons maintenant des liaisons supramoléculaires au lieu de liaisons covalentes au niveau du site conducteur. Cela permet des mesures et des effets dynamiques complètement nouveaux », a déclaré Suhang He, l’un des chefs de file. auteurs de la publication et chercheur postdoctoral à l’Université Jacobs. L’avantage supplémentaire de cette approche est que des molécules natives non modifiées peuvent être étudiées, de sorte que l’introduction invasive de groupes soufrés n’est plus nécessaire.
Dans leur première étude, l’équipe germano-chinoise applique les connexions électriques supramoléculaires nouvellement découvertes dans la biodétection, entre autres, pour détecter des composés biologiquement pertinents tels que la camptothécine, un médicament utilisé en chimiothérapie. En mesurant le changement de conductivité électrique, par exemple, il a été en mesure de montrer comment les molécules de médicament individuelles sont protonées et déprotonées dans les nouvelles jonctions électriques. En physique et en ingénierie, la nouvelle méthode électronique moléculaire a un potentiel pour des applications informatiques moléculaires avancées. En effet, il montre comment les différentes propriétés des conducteurs moléculaires peuvent être rapidement mesurées et testées.
Bohuai Xiao et al, Interconversions dynamiques de molécules uniques sondées par tunnel de reconnaissance chez Cucurbit[7]les jonctions supramoléculaires fonctionnalisées par l’uril, Angewandte Chemie International Edition (2022). DOI : 10.1002/anie.202203830
Fourni par l’Université Jacobs de Brême