Forskere demonstrerer mere effektiv måde at forbinde nanopartikler til enkeltelektronenheder

(PhysOrg.com) -- Ved at forbinde enkelte nanoobjekter sammen, forskere kan fremstille bittesmå solid-state enheder, hvorigennem en præcis styret enkelt-elektron strøm kan flyde. I de sidste mange år har forskere har udviklet forskellige metoder til at forbinde enkelte nanoobjekter, såsom metalliske nanopartikler, halvledende nanokrystaller, og molekyler. Imidlertid, efterhånden som størrelsen af ​​nanoobjekterne falder, effektiviteten af ​​disse metoder falder også, således at de fleste metoder resulterer i et lavt udbytte i skalaen på få nanometer. I en ny undersøgelse, forskere har udviklet en ny måde at forbinde enkelte nanoobjekter, der kunne overvinde disse udfordringer og muliggøre skabelsen af ​​nye nanoenheder.

Forskerne, Anne Bernard-Mantel fra CNRS og Universite Paris-Sud i Palaiseau, Frankrig, og medforfattere har offentliggjort deres undersøgelse af den nye højtydende metode til at forbinde enkelte nanoobjekter i et nyligt nummer af Nanoteknologi . Ud over den øgede effektivitet i små skalaer, den nye metode er også kompatibel med et mere varieret udvalg af materialer, såsom stærkt oxygenfølsomme ferromagnetiske materialer. I modsætning, tidligere metoder kunne ikke bruge disse metaller på grund af deres modtagelighed for oxidationsproblemer.

I deres undersøgelse, forskerne demonstrerede to lignende fremstillingsprocesser. Begge processer starter med en bundelektrode og et tyndt lag aluminiumoxid. I den første proces, en samling af nanopartikler aflejres, efterfulgt af endnu et tyndt lag aluminiumoxid, og derefter et resistlag. Ved hjælp af en nanoindentationsteknik, forskerne borede et nanohul ind i resistlaget og fyldte det derefter med metal for at danne den øverste elektrode. Bunden af ​​nanohullet kommer til et ekstremt skarpt punkt, der kun forbindes med én nanopartikel. I den anden proces, den eneste forskel er, at aluminiumoxidsamlingen afsættes efter resistlaget.

Det endelige resultat er en solid-state enhed bestående af en samling af nanopartikler, mens kun én nanopartikel er forbundet til både top- og bundelektroden. Forskerne demonstrerede processerne med nanopartikler så små som 2 nm i diameter. De brugte også forskellige materialer, herunder metalliske og halvledende nanopartikler, samt ikke-magnetiske og ferromagnetiske elektroder.

I modsætning til komplekse og dyre teknikker såsom elektronstrålelitografi, den nye metode giver en enklere, billigere alternativ, der også giver et højere udbytte i meget små skalaer. Fordi den nye metode også er kompatibel med ferromagnetiske materialer, det kunne bruges til at undersøge nanospintronik. Andre muligheder omfatter fremstilling af kemisk dyrkede nanopartikler og molekylære nanomagneter.

"Det næste skridt er nu at tilpasse denne teknologi til at forbinde isolerede molekylære magneter, ” fortalte medforfatter Karim Bouzehouane fra CNRS og Universite Paris-Sud PhysOrg.com .

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alle rettigheder forbeholdes. Dette materiale må ikke offentliggøres, udsende, omskrevet eller omdistribueret helt eller delvist uden udtrykkelig skriftlig tilladelse fra PhysOrg.com.