Para avanzar en este campo es necesario tanto la síntesis como la preparación de documentos

Se analizan dos métodos de uso de conmutadores para implementar cálculos reversibles. Hay un método que tiene una disipación de energía que es proporcional al cuadrado del error en el voltaje, mientras que otro método tiene una disipación de energía que, en principio, puede reducirse indefinidamente disminuyendo la velocidad de cálculo. El método principal es básicamente una extensión de la 'lógica de paso' que se ha utilizado anteriormente con puertas de transmisión nMOS (nMOS de reloj caliente) y CMOS para lograr una baja disipación de energía. El segundo método es un novedoso sistema lógico termodinámicamente reversible basado en operaciones similares a las de un CCD que conmuta paquetes de carga de forma reversible para lograr una baja disipación de energía. En la naturaleza, las moléculas explotan la interacción con su entorno para realizar funcionalidades complejas en la escala de longitud nanométrica. . La especificidad física, química y/o biológica se logra frecuentemente mediante el cambio de moléculas entre estados microscópicamente diferentes. Ejemplos paradigmáticos son la producción de energía en las bombas de protones de las bacterias o la conversión de señales en la visión humana, que dependen del cambio de moléculas entre diferentes configuraciones o conformaciones mediante estímulos externos.

La notable reproducibilidad y la incomparable resistencia a la fatiga de estos procesos naturales hacen que sea muy deseable emular la naturaleza y desarrollar sistemas artificiales con funcionalidades moleculares. Una vía prometedora hacia este objetivo es anclar los interruptores moleculares en las superficies, ofreciendo nuevas vías para controlar sus propiedades funcionales, aplicar contactos eléctricos o integrar interruptores en sistemas más grandes. El anclaje en superficies permite acceder a toda la gama, desde interruptores moleculares individuales hasta monocapas autoensambladas de geometría bien definida y personalizar el acoplamiento entre moléculas y sustrato o entre moléculas adsorbidas. El progreso en este campo requiere tanto la síntesis como la preparación de sistemas moleculares apropiados y el control de estímulos externos adecuados, como la luz, el calor o las corrientes eléctricas. Para optimizar la conmutación y generar funciones, es esencial desentrañar la estructura geométrica, las propiedades electrónicas y las interacciones dinámicas de los interruptores moleculares en las superficies. Esta sección especial, Interruptores moleculares en superficies, recopila 17 contribuciones que describen diferentes aspectos de este campo de investigación.

Analizan procesos elementales, tanto en moléculas individuales como en conjuntos de moléculas, que implican cambios moleculares y cambios concomitantes de propiedades ópticas, electrónicas o magnéticas. Dos revisiones temáticas resumen el estado actual, incluidos los desafíos y los logros en el campo de los interruptores moleculares en superficies metálicas, centrándose en la espectroscopia electrónica y vibratoria en un caso y en los estudios de microscopía de efecto túnel en el otro. Los artículos de investigación originales describen resultados en muchos aspectos del campo, que incluyen: Autoensamblaje, autoorganización y crecimiento controlado de capas moleculares sobre diversos sustratos. Las matrices altamente ordenadas proporcionan sistemas modelo con propiedades estructurales extraordinarias, lo que permite ajustar las interacciones entre moléculas y entre molécula y sustrato, y pueden prepararse de manera robusta a partir de una solución, un requisito previo esencial para las aplicaciones. Conmutación conformacional o electrónica de moléculas adsorbidas en metales y semiconductores. superficies. Estos estudios destacan los procesos elementales que gobiernan el cambio molecular en las superficies, así como la amplia gama de estímulos posibles. Sustratos a base de carbono, como el grafeno o los nanotubos de carbono. Estos sustratos son atractivos debido a su bidimensionalidad efectiva, lo que implica que el cambio de moléculas adsorbidas puede provocar una importante acción inversa sobre el sustrato. Mecanismos de cambio conformacional. Varias contribuciones estudian el papel del acoplamiento y el calentamiento electrón-vibrón en la conmutación conformacional inducida por corriente.

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