Op koolstof gebaseerde nanostructuren zoals nanobuisjes, grafeen platen, en nanolinten zijn unieke bouwstenen met veelzijdige nanomechanische en nano-elektronische eigenschappen. Deze materialen die op nanoschaal zijn geordend, dat is, ter grootte van een miljoenste millimeter, veelbelovende kandidaten zijn om toepassingen in apparaten op nanoschaal te bedenken, variërend van energieconversie tot nano-elektronische transistors. Een goede verbinding tussen op koolstof gebaseerde materialen en externe metalen leidingen is van groot belang voor de prestaties van nanodevices, een aspect waar een belangrijke stap is gezet door onderzoekers van UPV/EHU, DIPC en CNRS door contacten van koolstofnanostructuren met atomen van verschillende chemische aard te bestuderen.

De chemische aard van contactsnoeren is van groot belang omdat het de elektronische eigenschappen en de geometrie van het contact beïnvloedt. De impact van deze twee aspecten op de transporteigenschappen is verstrengeld en deze groep bestudeerde deze twee parameters voor contacten die zijn gekrompen tot de limiet van individuele atomen, omdat het voor grote structuren een uitdaging is om ze afzonderlijk te behandelen.

In nauwe samenwerking, de onderzoekers gebruikten een prototype op koolstof gebaseerd molecuul gemaakt van 60 koolstofatomen gerangschikt in een bol die kan worden gezien als een grafeenvel dat in een kleine bal is gerold. Het experimentele team in Straatsburg onder leiding van Guillaume Schull, bevestigde dit molecuul aan de top van een extreem kleine metalen naald van een scanning tunneling microscoop. De naald met molecuuleinden werd vervolgens voorzichtig benaderd voor individuele metaalatomen van verschillende chemische aard tot de vorming van een robuuste verbinding. Door gelijktijdig de elektrische stroom te meten die door deze verbindingen gaat, ze zouden kunnen afleiden welk van de individuele metaalatomen met de grootste efficiëntie ladingen injecteert in het van koolstof gemaakte molecuul.

Grootschalige computersimulaties uitgevoerd door het theoretische team in San Sebastian onder leiding van Thomas Frederiksen, Ikerbaskische onderzoekshoogleraar aan het DIPC, onthulde een fascinerend en onverwacht aspect van deze uiterst kleine verbindingen:hun elektrische en mechanische eigenschappen zijn in feite representatief voor veel grotere op koolstof gebaseerde materialen.

deze resultaten, gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Natuurcommunicatie , de basis leggen om in de nabije toekomst uiterst efficiënte contacten te vinden. De studie maakt de weg vrij om een ​​groot aantal verschillende metaalsoorten te onderzoeken (evenals kleine legeringen gemaakt van twee of drie verschillende metaalatomen), waardoor een systematische classificatie mogelijk is van hun vermogen om elektronen te injecteren in opkomende op koolstof gebaseerde elektronische apparaten.