Molecular logic circuits

ChemPhysChem

Volumn 4, Issue 1, 2003, Pages 49-59

  Balzani, Vincenzo ^a   Credi, Alberto ^a   Venturi, Margherita ^a  

^a UNIVERSITY OF BOLOGNA   (Italy)

Author keywords

Electron transfer; Molecular devices; Nanotechnology; Photochemistry; Supramolecular chemistry

Indexed keywords

LOGIC CIRCUITS; MICROELECTRONICS; MINIATURE INSTRUMENTS; NANOTECHNOLOGY; PHOTOCHEMICAL REACTIONS; SUPRAMOLECULAR CHEMISTRY; TIMING CIRCUITS;

BOTTOM UP; ELECTRON TRANSFER; LOGIC OPERATIONS; MICROELECTRONICS INDUSTRY; MOLECULAR DEVICE; MOLECULAR LEVELS; MOLECULAR LOGIC; NANOSCALE DEVICE;

COMPUTER CIRCUITS;

OLIGONUCLEOTIDE;

ARTICLE; DEVICE; ELECTRON TRANSPORT; ELECTRONICS; INFORMATION PROCESSING; INFORMATION SCIENCE; INTEGRATED CIRCUIT; ISOMER; LOGIC; LOGIC CIRCUIT; MOLECULAR MECHANICS; NANOTECHNOLOGY; PHOTOCHEMISTRY; SUPRAMOLECULAR CHEMISTRY;

EID: 0037434220     PISSN: 14394235     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/cphc.200390007     Document Type: Article

References (64)

1. a) D. A. Muller, T. Sorsch, S. Moccio, F. H. Baumann, K. Evans-Lutterodt, G. Timp, Nature 1999, 399, 758;
2. b) G. M. Whitesides, J. C. Love, Sci. Am. 2001, 285(3), 32;
3. c) R. F. Service, Science 2001, 293, 785;
4. d) R. W. Keyes, Proc. IEEE 2001, 89, 227;
5. e) For an interesting assessment of the state-of-the-art and future requirements of semiconductor technology, see: The International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) 2001, available at http://public.itrs.net.
6. R. J. Mitchell, Microprocessor Systems: An Introduction, Macmillan, London, 1995.
7. Sci. Am. 2001, 285(3), special issue on nanotechnology.
8. M. A. Clarkson, Byte 1989, May, 268.
9. M. N. Stojanovic, T. E. Mitchell, D. Stefanovic, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 3555, and references therein.
10. A completely different approach to computers much more powerful than the classical ones is that of quantum computers. See, for example, E. K. Wilson, Chem. Eng. News 2000, Nov. 6, 35.
11. O. Steinbock, P. Kettunen, K. Showalter, J. Chem. Phys. 1996, 100, 18970.
12. K. L. Kompa, R. D. Levine, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2001, 98, 410.
13. D. Stenitz, F. Remacle, R. D. Levine, ChemPhysChem 2002, 3, 43.
14. A. P. de Silva, H. Q. N. Gunaratne, C. P. McCoy, Nature 1993, 364, 42.
15. A. P. de Silva, H. Q. N. Gunaratne, T. Gunnlaugsson, A. J. M. Huxley, C. P. McCoy, J. T. Rademacher, T. E. Rice, Chem. Rev. 1997, 97, 1515.
16. J. M. Tour, M. Kosaki, J. M. Seminario, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 8486.
17. V. Balzani, A. Credi, M. Venturi in Supramolecular Science: Where It Is and Where It is Going (Eds.: R. Ungaro, E. Dalcanale), Kluwer, Dordrecht, 1999, p. 1.
18. A. P. de Silva, D. B. Fox, T. S. Moody in Stimulating Concepts in Chemistry (Eds.: M. Shibasaki, J. F. Stoddart, F. Vögtle), Wiley-VCH, Weinheim, 2000, p. 307.
19. A. P. de Silva, N. D. McClenaghan, C. P. McCoy in Electron Transfer in Chemistry, Vol. 5 (Ed.: V. Balzani), Wiley-VCH, Weinheim, 2001, p. 156.
20. A. R. Pease, J. F. Stoddart, Struct. Bonding 2001, 99, 189.
21. A. P. de Silva, N. D. McClenaghan, C. P. McCoy, in Molecular Switches (Ed.: B. L. Feringa), Wiley-VCH, Weinheim, 2001, p. 339.
22. F. M. Raymo, Adv. Mater. 2002, 14, 401.
23. a) S. Weiss, Science, 1999, 283, 1676;
24. b) Single Molecule Detection in Solution (Eds.: Ch. Zander, J. Enderlein, R. A. Keller), Wiley-VCH, Berlin, 2002.
25. A. P. de Silva, H. Q. N. Gunaratne, C. P. McCoy, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 7891.
26. A. Credi, V. Balzani, S. J. Langford, J. F. Stoddart, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 2679.
27. F. Pina, M. J. Melo, M. Maestri, P. Passaniti, V. Balzani, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4496.
28. M. Asakawa, P. R. Ashton, V. Balzani, A. Credi, G. Mattersteig, O. A. Matthews, M. Montalti, N. Spencer, J. F. Stoddart, M. Venturi, Chem. Eur. J. 1997, 3, 1992.
29. a) T. Gunnlaugsson, D. A. MacDónaill, D. Parker, Chem. Commun. 2000, 93;
30. b) T. Gunnlaugsson, D. A. MacDónaill, D. Parker, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 12 866.
31. A. P. de Silva, I. M. Dixon, H. Q. N. Gunaratne, T. Gunnlaugsson, P. R. S. Maxwell, T. E. Rice, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 1393.
32. A. Roque, F. Pina, S. Alves, R. Ballardini, M. Maestri, V. Balzani, J. Mater. Chem. 1999, 9, 2265.
33. A. P. de Silva, N. D. McClenaghan, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 3965.
34. F. M. Raymo, S. Giordani, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 4651.
35. R. Beale, T. Jackson, Neural Computing: An Introduction, Adam Hilger, Bristol, 1990.
36. H. M. Cartwright, Application of Artificial Intelligence in Chemistry, Oxford University Press, New York, NY, 1993.
37. C. Amatore, L. Thouin, J.-S. Warkocz, Chem. Eur. J. 1999, 5, 456.
38. S. Faulkner, D. Parker, J. A. G. Williams in Supramolecular Science: Where It Is and Where It Is Going (Eds.: R. Ungaro, E. Dalcanale), Kluwer, Dordrecht, 1999, p. 53.
39. J. Zupan, J. Gasteiger, Neural Networks for Chemists: An Introduction, VCH, Weinheim, 1993.
40. N.J. Nilson, Artificial Intelligence: A New Synthesis, Kaufmann, San Francisco, CA, 1998.
41. a) D. H. Rouvray, Chem. Ind. 1997, Jan. 20, 60;
42. b) Fuzzy Logic in Chemistry (Ed.: D. H. Rouvray), Academic Press, London, 1997.
43. F. M. Raymo, S. Giordani, Org. Lett. 2001, 3, 1833.
44. F. M. Raymo, S. Giordani, Org. Lett. 2001, 3, 3475.
45. F. M. Raymo, S. Giordani, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 2004.
46. For seminal work, see: a) L. Adleman, Science 1994, 266, 1021;
47. b) L. Adleman, Sci. Am. 1998, 279, 54.
48. C. Mao, T. H. LaBean, J. H. Reiff, N. C. Seeman, Nature 2000, 407, 493.
49. a) Q. Liu, L. M. Wang, A. G. Frutos, A. E. Condon, R. M. Corn, L. M. Smith, Nature 2000, 403, 175;
50. b) L. M. Wang, Q. H. Liu, R. M. Corn, A. E. Condon, L. M. Smith, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 7435;
51. c) K. Sakamoto, H. Gouzu, K. Komiya, D. Kiga, S. Yokoyama, T. Yokomori, M. Hagiya, Science 2000, 288, 1223;
52. d) Y. Benenson, T. Paz-Elizur, R. Adar, E. Keinan, Z. Livneh, E. Shapiro, Nature 2001, 414, 430;
53. e) R. S. Braich, N. Chelyapov, C. Johnson, P. W. K. Rothemund, L. Adleman, Science 2002, 296, 499.
54. M. A. Reed, Proc. IEEE 1999, 87, 652.
55. J. C. Ellenbogen, J. C. Love, Proc. IEEE 2000, 88, 386.
56. For a few representative papers, see: a) R. M. Metzger, Acc. Chem. Res. 1999, 32, 950; b) C. Joachim, J. K. Gimzewski, A. Aviram, Nature 2000, 408, 541; c) J. M. Tour, Acc. Chem. Res. 2000, 33, 791; d) R. E. Holmlin, R. F. Ismagilov, R. Haag, V. Mujica, M. A. Ratner, M. A. Rampi, G. M. Whitesides, Angew. Chem. 2001, 173, 2378; Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 2316; e) X. D. Cui, A. Primak, X. Zarate, J. Tomfohr, O. F. Sankey, A. L. Moore, T. A. Moore, D. Gust, G. Harris, S. M. Lindsay, Science 2001, 294, 571; f) F.-R. F. Fan, J. Yang, L. Cai, D. W. Price Jr., S. M. Dirk, D. V. Kosynkin, Y. Yao, A. M. Rawlett, J. M. Tour, A. J. Bard, J. Am. Chem. Soc., 2002, 124, 5550; g) Y. Luo, C. P. Collier, J. O. Jeppesen, K. A. Nielsen, E. Delonno, G. Ho, J. Perkins, H.-R. Tseng, T. Yamamoto, J. F. Stoddart, J. R. Heath, ChemPhysChem 2002, 3, 519.
57. For a few representative papers, see: a) R. M. Metzger, Acc. Chem. Res. 1999, 32, 950; b) C. Joachim, J. K. Gimzewski, A. Aviram, Nature 2000, 408, 541; c) J. M. Tour, Acc. Chem. Res. 2000, 33, 791; d) R. E. Holmlin, R. F. Ismagilov, R. Haag, V. Mujica, M. A. Ratner, M. A. Rampi, G. M. Whitesides, Angew. Chem. 2001, 173, 2378; Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 2316; e) X. D. Cui, A. Primak, X. Zarate, J. Tomfohr, O. F. Sankey, A. L. Moore, T. A. Moore, D. Gust, G. Harris, S. M. Lindsay, Science 2001, 294, 571; f) F.-R. F. Fan, J. Yang, L. Cai, D. W. Price Jr., S. M. Dirk, D. V. Kosynkin, Y. Yao, A. M. Rawlett, J. M. Tour, A. J. Bard, J. Am. Chem. Soc., 2002, 124, 5550; g) Y. Luo, C. P. Collier, J. O. Jeppesen, K. A. Nielsen, E. Delonno, G. Ho, J. Perkins, H.-R. Tseng, T. Yamamoto, J. F. Stoddart, J. R. Heath, ChemPhysChem 2002, 3, 519.
58. For a few representative papers, see: a) R. M. Metzger, Acc. Chem. Res. 1999, 32, 950; b) C. Joachim, J. K. Gimzewski, A. Aviram, Nature 2000, 408, 541; c) J. M. Tour, Acc. Chem. Res. 2000, 33, 791; d) R. E. Holmlin, R. F. Ismagilov, R. Haag, V. Mujica, M. A. Ratner, M. A. Rampi, G. M. Whitesides, Angew. Chem. 2001, 173, 2378; Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 2316; e) X. D. Cui, A. Primak, X. Zarate, J. Tomfohr, O. F. Sankey, A. L. Moore, T. A. Moore, D. Gust, G. Harris, S. M. Lindsay, Science 2001, 294, 571; f) F.-R. F. Fan, J. Yang, L. Cai, D. W. Price Jr., S. M. Dirk, D. V. Kosynkin, Y. Yao, A. M. Rawlett, J. M. Tour, A. J. Bard, J. Am. Chem. Soc., 2002, 124, 5550; g) Y. Luo, C. P. Collier, J. O. Jeppesen, K. A. Nielsen, E. Delonno, G. Ho, J. Perkins, H.-R. Tseng, T. Yamamoto, J. F. Stoddart, J. R. Heath, ChemPhysChem 2002, 3, 519.
59. For a few representative papers, see: a) R. M. Metzger, Acc. Chem. Res. 1999, 32, 950; b) C. Joachim, J. K. Gimzewski, A. Aviram, Nature 2000, 408, 541; c) J. M. Tour, Acc. Chem. Res. 2000, 33, 791; d) R. E. Holmlin, R. F. Ismagilov, R. Haag, V. Mujica, M. A. Ratner, M. A. Rampi, G. M. Whitesides, Angew. Chem. 2001, 173, 2378; Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 2316; e) X. D. Cui, A. Primak, X. Zarate, J. Tomfohr, O. F. Sankey, A. L. Moore, T. A. Moore, D. Gust, G. Harris, S. M. Lindsay, Science 2001, 294, 571; f) F.-R. F. Fan, J. Yang, L. Cai, D. W. Price Jr., S. M. Dirk, D. V. Kosynkin, Y. Yao, A. M. Rawlett, J. M. Tour, A. J. Bard, J. Am. Chem. Soc., 2002, 124, 5550; g) Y. Luo, C. P. Collier, J. O. Jeppesen, K. A. Nielsen, E. Delonno, G. Ho, J. Perkins, H.-R. Tseng, T. Yamamoto, J. F. Stoddart, J. R. Heath, ChemPhysChem 2002, 3, 519.
60. For a few representative papers, see: a) R. M. Metzger, Acc. Chem. Res. 1999, 32, 950; b) C. Joachim, J. K. Gimzewski, A. Aviram, Nature 2000, 408, 541; c) J. M. Tour, Acc. Chem. Res. 2000, 33, 791; d) R. E. Holmlin, R. F. Ismagilov, R. Haag, V. Mujica, M. A. Ratner, M. A. Rampi, G. M. Whitesides, Angew. Chem. 2001, 173, 2378; Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 2316; e) X. D. Cui, A. Primak, X. Zarate, J. Tomfohr, O. F. Sankey, A. L. Moore, T. A. Moore, D. Gust, G. Harris, S. M. Lindsay, Science 2001, 294, 571; f) F.-R. F. Fan, J. Yang, L. Cai, D. W. Price Jr., S. M. Dirk, D. V. Kosynkin, Y. Yao, A. M. Rawlett, J. M. Tour, A. J. Bard, J. Am. Chem. Soc., 2002, 124, 5550; g) Y. Luo, C. P. Collier, J. O. Jeppesen, K. A. Nielsen, E. Delonno, G. Ho, J. Perkins, H.-R. Tseng, T. Yamamoto, J. F. Stoddart, J. R. Heath, ChemPhysChem 2002, 3, 519.
61. For a few representative papers, see: a) R. M. Metzger, Acc. Chem. Res. 1999, 32, 950; b) C. Joachim, J. K. Gimzewski, A. Aviram, Nature 2000, 408, 541; c) J. M. Tour, Acc. Chem. Res. 2000, 33, 791; d) R. E. Holmlin, R. F. Ismagilov, R. Haag, V. Mujica, M. A. Ratner, M. A. Rampi, G. M. Whitesides, Angew. Chem. 2001, 173, 2378; Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 2316; e) X. D. Cui, A. Primak, X. Zarate, J. Tomfohr, O. F. Sankey, A. L. Moore, T. A. Moore, D. Gust, G. Harris, S. M. Lindsay, Science 2001, 294, 571; f) F.-R. F. Fan, J. Yang, L. Cai, D. W. Price Jr., S. M. Dirk, D. V. Kosynkin, Y. Yao, A. M. Rawlett, J. M. Tour, A. J. Bard, J. Am. Chem. Soc., 2002, 124, 5550; g) Y. Luo, C. P. Collier, J. O. Jeppesen, K. A. Nielsen, E. Delonno, G. Ho, J. Perkins, H.-R. Tseng, T. Yamamoto, J. F. Stoddart, J. R. Heath, ChemPhysChem 2002, 3, 519.
62. For a few representative papers, see: a) R. M. Metzger, Acc. Chem. Res. 1999, 32, 950; b) C. Joachim, J. K. Gimzewski, A. Aviram, Nature 2000, 408, 541; c) J. M. Tour, Acc. Chem. Res. 2000, 33, 791; d) R. E. Holmlin, R. F. Ismagilov, R. Haag, V. Mujica, M. A. Ratner, M. A. Rampi, G. M. Whitesides, Angew. Chem. 2001, 173, 2378; Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 2316; e) X. D. Cui, A. Primak, X. Zarate, J. Tomfohr, O. F. Sankey, A. L. Moore, T. A. Moore, D. Gust, G. Harris, S. M. Lindsay, Science 2001, 294, 571; f) F.-R. F. Fan, J. Yang, L. Cai, D. W. Price Jr., S. M. Dirk, D. V. Kosynkin, Y. Yao, A. M. Rawlett, J. M. Tour, A. J. Bard, J. Am. Chem. Soc., 2002, 124, 5550; g) Y. Luo, C. P. Collier, J. O. Jeppesen, K. A. Nielsen, E. Delonno, G. Ho, J. Perkins, H.-R. Tseng, T. Yamamoto, J. F. Stoddart, J. R. Heath, ChemPhysChem 2002, 3, 519.
63. For a few representative papers, see: a) R. M. Metzger, Acc. Chem. Res. 1999, 32, 950; b) C. Joachim, J. K. Gimzewski, A. Aviram, Nature 2000, 408, 541; c) J. M. Tour, Acc. Chem. Res. 2000, 33, 791; d) R. E. Holmlin, R. F. Ismagilov, R. Haag, V. Mujica, M. A. Ratner, M. A. Rampi, G. M. Whitesides, Angew. Chem. 2001, 173, 2378; Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 2316; e) X. D. Cui, A. Primak, X. Zarate, J. Tomfohr, O. F. Sankey, A. L. Moore, T. A. Moore, D. Gust, G. Harris, S. M. Lindsay, Science 2001, 294, 571; f) F.-R. F. Fan, J. Yang, L. Cai, D. W. Price Jr., S. M. Dirk, D. V. Kosynkin, Y. Yao, A. M. Rawlett, J. M. Tour, A. J. Bard, J. Am. Chem. Soc., 2002, 124, 5550; g) Y. Luo, C. P. Collier, J. O. Jeppesen, K. A. Nielsen, E. Delonno, G. Ho, J. Perkins, H.-R. Tseng, T. Yamamoto, J. F. Stoddart, J. R. Heath, ChemPhysChem 2002, 3, 519.
64. For an assessment of the state-of-the-art and future requirements of semiconductor technology, see: The International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS), 2001 Edition, available at http://public.itrs.net.