De prestaties van moderne elektronica nemen gestaag en snel toe dankzij de voortgaande miniaturisering van de gebruikte componenten. Echter, Er ontstaan ​​ernstige problemen door kwantummechanische fenomenen wanneer conventionele structuren eenvoudigweg kleiner worden gemaakt en de nanometerschaal bereiken. Het huidige onderzoek richt zich daarom op de zogenaamde bottom-up benadering:de engineering van functionele structuren met de kleinst mogelijke bouwstenen - losse atomen en moleculen.

Voor het eerst is nu een samenwerking van onderzoekers uit heel Europa tot stand gekomen om het elektrische gedrag van slechts twee C ₆₀ moleculen die elkaar raken. Het molecuul in de vorm van een voetbal werd in 1985 ontdekt en heeft sindsdien enorme aandacht getrokken door onderzoekers over de hele wereld vanwege zijn unieke chemie en potentiële technologische toepassingen in nanotechnologie, materiaalkunde en elektronica.

De bevindingen van de onderzoekers van instituten in Duitsland, Frankrijk, Spanje en Denemarken werden gepubliceerd in het laatste nummer van het prestigieuze tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven . Een scanning tunneling microscope (STM) werd gebruikt om een ​​ultraklein elektrisch circuit te construeren dat uit slechts twee C ₆₀ moleculen, elk slechts 1 nanometer in diameter. De onderzoekers pikten eerst een enkele C . op ₆₀ molecuul met de STM-tip en naderde daarna een tweede molecuul met een precisie van enkele biljoenste meters. Tijdens deze gecontroleerde benadering konden de fysici de elektrische stroom meten die tussen de twee moleculen vloeit. Deze stroom begrijpen, die kritisch afhangt van de afstand tussen de moleculen, is belangrijk voor het gebruik van moleculen in toekomstige elektronica.

Uit het onderzoek bleek dat de elektrische stroom niet gemakkelijk tussen de twee elkaar rakende C60-moleculen vloeit - de geleidbaarheid is 100 keer kleiner dan voor een enkel molecuul. Deze bevinding is cruciaal voor toekomstige apparaten met dicht opeengepakte moleculen, omdat het aangeeft dat lekstromen tussen aangrenzende circuits controleerbaar zullen zijn.

Deze experimentele bevindingen worden sterk ondersteund door kwantummechanische berekeningen die ook het resultaat zijn van een slechte elektrische geleidbaarheid tussen twee C ₆₀ moleculen.

De extreme precisie van manipulatie en controle van afzonderlijke moleculen die in dit werk worden gepresenteerd, openen een nieuwe route voor het verkennen van andere veelbelovende moleculen. Het dieper begrip van elektrische stroom op nanometerschaal is een essentiële stap op weg naar nieuwe moleculaire nano-elektronica.

Meer informatie: PRL 103, 206803 (2009), DOI:10.1103/PhysRevLett.103.206803

Bron:Universiteit van Kiel