I kontakt med molekyler

Moderne elektroniks ydeevne stiger støt i et hurtigt tempo takket være den løbende miniaturisering af de udnyttede komponenter. Imidlertid, ser-vere problemer opstår på grund af kvantemekaniske fænomener, når konventionelle strukturer simpelthen gøres mindre og når nanometerskalaen. Derfor fokuserer den nuværende forskning på den såkaldte bottom-up tilgang:konstruktion af funktionelle strukturer med de mindst mulige byggesten-enkeltatomer og molekyler.

For første gang er der nu opnået et samarbejde mellem forskere i hele Europa for at undersøge den elektriske adfærd for kun to C ₆₀ molekyler, der rører hinanden. Molekylet, der er formet som en fodbold, blev opdaget i 1985 og har siden tiltrukket enorm opmærksomhed af forskere over hele verden på grund af dets unikke kemi og potentielle teknologiske anvendelser inden for nanoteknologi, materialevidenskab og elektronik.

Resultaterne fra forskerne fra institutter i Tyskland, Frankrig, Spanien og Danmark blev offentliggjort i det seneste nummer af det prestigefyldte magasin Fysisk gennemgangsbreve . Et scanningstunnelmikroskop (STM) blev brugt til at konstruere et ultra lille elektrisk kredsløb, der kun består af to C ₆₀ molekyler, hver kun 1 nanometer i diameter. Forskerne hentede først en enkelt C ₆₀ mole-cule med STM-spidsen og nærmede sig derefter et andet molekyle med en præcision på et par billioner meter. Under denne kontrollerede tilgang var fysikerne i stand til at måle den elektriske strøm, der strømmer mellem de to molekyler. Forstå denne strøm, som afhænger kritisk af afstanden mellem molekylerne, er vigtig for at udnytte molekyler i fremtidens elektronik.

Undersøgelsen afslørede, at den elektriske strøm ikke let flyder mellem de to rørende C60 -molekyler - konduktansen er 100 gange mindre end for et enkelt molekyle. Dette fund er afgørende for fremtidige enheder med tæt pakket molekyler, da det indikerer, at lækstrømme mellem nabokredsløb vil være kontrollerbare.

Disse eksperimentelle fund understøttes stærkt af kvantemekaniske beregninger, der også kommer til at resultere i dårlig elektrisk ledningsevne mellem to C ₆₀ molekyler.

Den ekstreme præcision i manipulation og kontrol af enkeltmolekyler, der er forudgivet i dette arbejde, åbner en ny vej for at udforske andre lovende muldvarpekøller. Den dybere forståelse af elektrisk strøm på nanometerskalaen er et vigtigt skridt i retning af ny molekylær nanoelektronik.

Mere information: PRL 103, 206803 (2009), DOI:10.1103/PhysRevLett.103.206803

Kilde:Kiel University