Het opkomende gebied van moleculaire elektronica zou onze definitie van draagbaar naar een hoger niveau kunnen tillen, waardoor de constructie van kleine circuits van moleculaire componenten mogelijk is. In deze zeer efficiënte apparaten, individuele moleculen zouden de rollen op zich nemen die momenteel worden gespeeld door relatief omvangrijke draden, weerstanden en transistoren.

Een team van onderzoekers van vijf Japanse en Taiwanese universiteiten heeft een potentiële kandidaat geïdentificeerd voor gebruik in kleinschalige elektronica:een molecuul genaamd piceen. In een paper gepubliceerd op 16 september in The Journal of Chemical Physics , van AIP Publishing, ze karakteriseren de structurele en elektronische eigenschappen van een dunne laag piceen op een zilveren oppervlak, het demonstreren van het potentieel van het molecuul voor elektronische toepassingen.

Picene's zustermolecuul, pentaceen, is op grote schaal bestudeerd vanwege de hoge mobiliteit van dragers - het vermogen om snel elektronen over te brengen, een kritische eigenschap voor elektronica op nanoschaal. Maar pentaceen, gemaakt van vijf benzeenmoleculen die in een lijn zijn samengevoegd, breekt af onder normale omgevingsomstandigheden.

betreed picene, waarin dezelfde vijf benzeenringen in plaats daarvan in een W-vorm aan elkaar zijn gebonden. Deze eenvoudige structurele verandering verandert enkele van de andere eigenschappen van het molecuul:Piceen behoudt de hoge dragermobiliteit van pentaceen, maar is chemisch stabieler en daarom beter geschikt voor praktische toepassingen.

Om de eigenschappen van piceen te testen wanneer het naast een metaal wordt geplaatst, zoals het zou zijn in een elektronisch apparaat, de onderzoekers deponeerden een enkele laag piceenmoleculen op een stuk zilver. Vervolgens, ze gebruikten scanning tunneling microscopie, een beeldvormende techniek die oppervlakken op atomair niveau kan visualiseren, om het grensvlak tussen het piceen en het zilver nauwkeurig te onderzoeken.

Hoewel eerdere studies een sterke interactie tussen pentaceen en metalen oppervlakken hadden aangetoond, "we ontdekten dat het zigzagvormige piceen eigenlijk gewoon op het zilver zit, " zei Yukio Hasegawa, onderzoeker van de Universiteit van Tokyo. Interacties tussen moleculen kunnen hun vorm en daarmee hun gedrag veranderen, maar de zwakke verbinding van picene met het zilveren oppervlak liet zijn eigenschappen intact.

"De zwakke interactie is voordelig voor moleculaire [elektronica] toepassingen omdat de wijziging van de eigenschappen van moleculaire dunne film door de aanwezigheid van het [zilver] verwaarloosbaar is en daarom [de] oorspronkelijke eigenschappen van het molecuul zeer dicht bij het grensvlak behouden kunnen blijven. , ' zei Hasegawa.

Een succesvol circuit vereist een sterke verbinding tussen de elektronische componenten - als een draad gerafeld is, elektronen kunnen niet stromen. Volgens Hasegawa, Door de zwakke interactie van picene met het zilver kan het direct op het oppervlak worden afgezet zonder een stabiliserende laag van moleculen ertussen, een kwaliteit die volgens hem "essentieel is voor het bereiken van hoogwaardig contact met metalen elektroden."

Omdat piceen zijn hoge dragermobiliteit vertoont bij blootstelling aan zuurstof, de onderzoekers hopen de eigenschappen ervan te onderzoeken bij verschillende niveaus van zuurstofblootstelling om een ​​moleculair mechanisme achter het gedrag op te helderen.