(PhysOrg.com) -- Een enkel molecuul dat een "gebroken" enkelwandige koolstofnanobuis (CNT) overbrugt, is nauwelijks zichtbaar door een krachtige scanning elektronenmicroscoop, maar het nauwkeurig geassembleerde systeem kan fungeren als een functioneel solid-state elektronica-apparaat. Deze CNT-molecuul-CNT-overgangen zijn pas in de afgelopen jaren ontwikkeld, en het meten van hun optische kenmerken was een moeilijke taak. In een nieuwe studie, wetenschappers hebben voor het eerst waargenomen dat het molecuul tussen de nanobuisjes licht kan uitstralen door een elektrische stroom die er doorheen gaat, een fenomeen dat elektroluminescentie wordt genoemd.

In hun studie hebben wetenschappers Christoph W. Marquardt van het Karlsruhe Institute of Technology in Karlsruhe, Duitsland, en co-auteurs van de Universiteit van Basel in Basel, Zwitserland; de Poznan Universiteit voor Economie in Poznan, Polen; en het DFG Centrum voor Functionele Nanostructuren in Karlsruhe, Duitsland, hebben hun studie gepubliceerd in een recent nummer van Natuur Nanotechnologie .

Zoals de wetenschappers hebben uitgelegd, de koolstof nanobuisjes bevatten een paar metalen elektroden. Door elektrische storing, de wetenschappers konden een opening van slechts enkele nanometers tussen de elektroden creëren. De positie en grootte van de kloof van minder dan 10 nm moesten met precisie op nanoschaal worden gecontroleerd om een ​​stroom mogelijk te maken. De onderzoekers assembleerden vervolgens een molecuul met een 6 nm lange staafachtige structuur en elektrische kenmerken waardoor het elektrostatisch in de opening kon worden opgesloten, het "circuit" tussen de elektroden voltooien. Ze voorspelden dat de elektrodenafstand niet meer dan één tot drie van deze moleculen zou kunnen bevatten.

Bij het aanleggen van een spanning op de elektroden, de wetenschappers observeerden heldere vlekken van elektroluminescentie, en ze konden de elektroluminescentie regelen door de spanning aan en uit te zetten. De wetenschappers konden bepalen dat het licht afkomstig was van het molecuul tussen de elektroden door een eerder vastgelegd beeld te bedekken met externe verlichting. De onderzoekers observeerden een klein lichtpuntje tussen de elektroden in 6 van de 20 CNT-molecuul-CNT-apparaten. Ze berekenden dat gemiddeld, één foton werd uitgezonden per 1 miljard elektronen.

"Dit is de eerste keer dat elektroluminescentie is waargenomen van CNT-molecuul-CNT-overgangen, " vertelde co-auteur Ralph Krupke van het Karlsruhe of Technology en DFG Center for Functional Nanostructures: PhysOrg.com . Hij merkte op dat, in 2004, Dong, et al., waargenomen elektroluminescentie van een molecuul in een scanning tunneling microscoopopstelling.

“Naar onze mening de grootste betekenis is dat we erin zijn geslaagd een rigide solid-state apparaat te vormen door een bottom-up-structuur te integreren, het molecuul, in een top-down structuur, de CNT-kloof, ' zei hij. “Daarbij moesten we de kritische afmetingen beheersen en moest het molecuul worden aangepast om lichtemissie onder spanningsbias mogelijk te maken. Verder, vanuit een moleculaire elektronica oogpunt, het is de eerste keer dat de aanwezigheid van het molecuul in de opening wordt bevestigd door zijn optische handtekening.”

Momenteel, de wetenschappers fabriceren variaties van dit apparaat door verschillende moleculen te gebruiken die licht uitstralen op verschillende golflengten. De resultaten van het onderzoek laten zien dat koolstofnanobuisjes verschillende toepassingen kunnen hebben in moleculaire elektronica.

"Moleculaire elektronica is gericht op het fundamentele begrip van ladingstransport door moleculen en wordt gemotiveerd door de visie van moleculaire circuits om minuscule, krachtige en energiezuinige computers, ’ zei Kruppe. “Ons resultaat is belangrijk voor de fundamentele wetenschap, maar het voegt ook een opto-elektronische component toe aan de visie op moleculaire elektronica, d.w.z., de ontwikkeling van opto-elektronische componenten op basis van enkele moleculen."

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van PhysOrg.com.