Het effectief kunnen afstemmen van de elektronentransporteigenschappen van een enkel molecuul is al lang een probleem voor de kristallisatie van moleculaire elektronica, waarbij individuele moleculen het gedrag van gewone elektronische componenten nabootsen als een echt alternatief voor conventionele siliciumapparaten. Om elektronentransporteigenschappen te functionaliseren, elk afzonderlijk molecuul moet precies op zijn plaats worden uitgelijnd met een precisie tot op de nanometer. Op die manier, stapels zelf-geassembleerde aromatische componenten waarin niet-covalent gebonden π-stacks fungeren als vervangbare modulaire componenten zijn veelbelovende bouwstenen.

Hier beschrijven we de elektronentransporteigenschappen van aromatische stapels uitgelijnd in een zelf-geassembleerde kooi, met behulp van een op scanning tunneling microscoop (STM) gebaseerde break-junction-methode. Zowel identieke als verschillende modulaire aromatische paren zijn niet-covalent gebonden en gestapeld in de moleculaire steiger, wat leidt tot een verscheidenheid aan fascinerende elektronische functies. De lege kooi heeft een lage elektronische geleiding (10 ^–5 G ₀ ) kenmerk van weerstanden (Figuur a) terwijl het inbrengen van identieke moleculaire paren resulteert in een duidelijke toename van de geleidbaarheid (10 ^–3 -10 ^–2 G ₀ , G ₀ =2e ² / h) het nabootsen van het gedrag van elektronische draden (Figuur b). Integendeel, wanneer verschillende moleculaire paren in de steiger worden geplaatst, elektronische rectificatie (rectificatieverhouding 2 ^-10 ) kenmerk van een diode kan worden waargenomen (Figuur c).

Theoretische berekeningen tonen aan dat dit rectificatiegedrag voortkomt uit de verschillende stapelvolgorde van de interne aromatische componenten met betrekking tot de richting van het elektronentransport, en de overeenkomstige laagste onbezette moleculaire orbitale geleidingskanalen gelokaliseerd aan één kant van de moleculaire knooppunten.

Deze studie maakt de weg vrij voor de ontwikkeling van moleculaire elektronische apparaten met afstembare elektronische functies.