Miliardy miliardów

Nadzwyczaj małe rozmiary elementów molekularnych przynoszą korzyści daleko większe niż zwykła możliwość umieszczania ich na bardzo małej powierzchni. Aby to pojąć, trzeba zrozumieć, jak urządzenia te działają, a to z kolei wymaga wiedzy o zachowaniu się elektronów w pobliżu jednego lub kilku atomów. Wolne elektrony mogą przyjmować poziom energetyczny z pewnego ciągłego zakresu. Ale w atomach lub cząsteczkach elektrony mają skwantowane poziomy energetyczne, tzn. mogą mieć energię równą jednej z wartości z pewnego dyskretnego zbioru. (Daleką analogią jest drabina nogę można postawić tylko na jednym ze szczebli.) Dyskretyzacja wartości energii jest konsekwencją teorii kwantowej i zachodzi, gdy elektrony umieszczone są w nieskończenie małej przestrzeni. W cząsteczkach elektrony tworzą wiązania występujące między atomami i przypominają „chmury”, zwane orbitalami. Kształt orbitalu jest określony przez typ i geometrię atomów składowych. Każdy orbital jest dla elektronów poziomem energii o ustalonej dyskretnej wartości. Nawet najmniejsze konwencjonalne mikrotranzystory w układzie scalonym są zbyt duże, aby wystąpiło skwantowanie energii elektronów.