Nanogap-elektroden, in feite paren elektroden met een opening van nanometer ertussen, trekken de aandacht als steigers om te studeren, gevoel, of gebruik moleculen, de kleinste stabiele structuren in de natuur. Tot dusver, dit is gerealiseerd met behulp van de gebruikelijke methoden van mechanisch gecontroleerde breekovergangen, scanning tunneling microscopie gebaseerde breukovergangen, of geëlektromigreerde break junctions. Deze technieken, echter, zijn niet nuttig voor toepassingen vanwege hun gebrek aan schaalbaarheid. Een team van de TU Delft heeft in samenwerking met onderzoekers van het KTH Royal Institute of Technology in Zweden nu een nieuwe manier ontwikkeld om moleculaire knooppunten te fabriceren.

De onderzoekers begonnen met het afzetten van een dunne film van bros titaniumnitride (TiN) op een siliciumwafel (zie figuur). Daarna, bovenop het broze TiN konden kleine gouddraadjes worden afgezet. De onderzoekers merkten op dat de TiN-film door het fabricageproces onder een hoge resterende trekspanning staat. Bijgevolg, bij het losmaken van de titaannitridelaag van het onderliggende substraat via een proces dat release etching wordt genoemd, er ontstaan ​​kleine scheurtjes om de spanning los te laten - vergelijkbaar met scheurtjes die soms ontstaan ​​in de beglazing van aardewerk.

Dit kraakproces is de sleutel tot de nieuwe junction-fabricagemethode. Gouddraden die over de scheuren lopen, worden uitgerekt en breken uiteindelijk. De gaten in de gouddraden die zo ontstaan ​​zijn zo klein als een enkel molecuul. In aanvulling, de afmetingen van deze knooppunten kunnen worden gecontroleerd door de spanning in TiN te regelen met behulp van conventionele microfabricagetechnologie. Verder, de onderzoekers slaagden erin om afzonderlijke moleculen te koppelen aan de gespleten gouden draden om hun elektrische geleiding te meten.

Deze nieuwe technologie zou kunnen worden gebruikt om moleculaire knooppunten op een schaalbare manier te produceren, waardoor miljoenen van hen parallel kunnen worden vervaardigd. De methodologie kan ook worden uitgebreid naar andere klassen van materialen door goud te vervangen door elk elektrodemateriaal dat interessante elektrische, chemisch, en plasmonische eigenschappen voor toepassingen in moleculaire elektronica en spintronica, nanoplasmonica, en biodetectie.