L.B. Films : a 2D approach for molecular electronics

CEA-IRDI-DESICP-DPC/SCM 91191 Glf-sur-Yvette Cedex, France.

Abstract

Data molecular processing requires assemblies of molecules or supermolecules designed for exhibiting specific properties. Three methods make it possible to meet this requirement :

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  Bio-engineering methods for the synthesis of artificial proteins or enzymes which induce the right organization in the molecular edifice. Although this method is very promising, the present knowledge in proteinology is still too poor to predict the structure of artificial proteins.

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  The synthesis of supermolecules containing all the required active groups held in the right geometry by convenient links and spacers. Some recent spectacular results have shown the method to give rise to efficient supermolecules. The main problem is the large amount of chemical synthesis before experiment can take place.

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  The Langmuir-Blodgett method which makes use of physical forces to hold together small molecules easy to synthesize. The L.B. method affords several variants and a specific chemistry which allow the building and the in situ modification of molecular assemblies to give them the required properties. Several examples illustrate the ease of fabrication of tailored molecular assemblies. Even highly sophisticated structures like the molecular cell automatum can be reasonably looked to by this method, which is now well controlled. The stability of the molecular assemblies in adverse conditions seems to be its main limit : the L.B. method shows up as a fast, efficient tool for a first approach to tailored molecular assemblies stable enough to be studied and sorted out. But no one can predict what the final form of the molecular computer will be, L.B. or else.

Résumé

Le traitement moléculaire de l'information requiert des assemblages de molécules ou de supermolécules conçues pour présenter des propriétés spécifiques. Trois méthodes rendent possible cette exigence :

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  Les méthodes de bioengénierie pour synthétiser des protéines ou des enzymes artificiels capables d'induire une organisation convenable de l'édifice moléculaire. Bien que cette méthode soit très prometteuse les connaissances actuelles en protéinologie sont encore trop faibles pour permettre la prédiction des structures des protéines artificielles.

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  La synthèse de supermolécules qui contiennent tous les groupements actifs maintenus dans une géométrie convenable par des liaisons ou intermédiaires convenables. Des résultats spectaculaires récents ont montré que cette méthode peut donner naissance à des supermolécules efficaces. Le problème majeur est l'énorme travail de synthèse à fournir avant d'entreprendre toute expérimentation physique.

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  La méthode de Langmuir-Blodgett qui utilise les forces physico-chimiques qui maintiennent entre elles de petites molécules faciles à synthétiser. La technique de Langmuir-Blodgett fournit plusieurs variantes et une chimie spécifique qui permettent de fabriquer des édifices et de faire des modifications « in situ » des assemblages moléculaires afin de leur conférer les propriétés requises. Plusieurs exemples illustrent la facilité d'assembler des molécules à la demande. Même des structures très sophistiquées comme l'automate cellulaire peuvent être raisonnablement envisagées par cette méthode qui est maintenant bien contrôlée. La stabilité de ces assemblages moléculaires dans des conditions adverses semble être sa principale limitation. La méthode LB se montre cependant un outil rapide et efficace pour une première approche d'édifice moléculaire conçu à la demande et suffisamment stable pour être élaboré et étudié. Mais personne à l'heure actuelle ne peut prédire quelle sera la forme de l'ordinateur moléculaire final, L.B. ou autre.