Molekylær fakkel mellem carbon nanorør udsender elektroluminescens

(PhysOrg.com)-Et enkelt molekyle, der bygger bro mellem et "brudt" enkeltvægget carbon-nanorør (CNT), er næsten ikke synligt gennem et kraftigt scannende elektronmikroskop, men det præcist samlede system kan fungere som en funktionel elektronik i solid state. Disse CNT-molekyle-CNT-kryds er kun blevet udviklet i de sidste par år, og måling af deres optiske egenskaber har været en vanskelig opgave. I en ny undersøgelse, forskere har for første gang observeret, at molekylet mellem nanorørene kan udsende lys på grund af en elektrisk strøm, der passerer gennem det, et fænomen kaldet elektroluminescens.

I deres undersøgelse, forskere Christoph W. Marquardt fra Karlsruhe Institute of Technology i Karlsruhe, Tyskland, og medforfattere fra University of Basel i Basel, Schweiz; Poznan University of Economics i Poznan, Polen; og DFG Center for Functional Nanostructures i Karlsruhe, Tyskland, har offentliggjort deres undersøgelse i en nylig udgave af Naturnanoteknologi .

Som forskerne forklarede, carbon nanorørene indeholder et par metalliske elektroder. Gennem elektrisk nedbrud, forskerne kunne skabe et hul på blot et par nanometer mellem elektroderne. Kløftens position og størrelse på mindre end 10 nm skulle kontrolleres med nanoskala præcision for at muliggøre en strøm. Forskerne samlede derefter et molekyle med en 6 nm lang stavlignende struktur og elektriske egenskaber, der gjorde det muligt at blive fanget elektrostatisk i hullet, afslutte "kredsløbet" mellem elektroderne. De forudsagde, at elektrodegabet ikke kunne rumme mere end et til tre af disse molekyler.

Når der spændes på elektroderne, forskerne observerede lyspunkter ved elektroluminescens, og de kunne styre elektroluminescensen ved at tænde og slukke spændingen. Forskerne kunne bestemme, at lyset kom fra molekylet mellem elektroderne ved at overlejre et billede, der tidligere er taget med ekstern belysning. Forskerne observerede et lille lyspunkt mellem elektroderne i 6 af 20 CNT-molekyle-CNT-enheder. De regnede ud, at gennemsnitlig, en foton blev udsendt pr. 1 milliard elektroner.

"Det er første gang, at elektroluminescens er blevet observeret fra CNT-molekyle-CNT-kryds, "fortalte Ralph Krupke fra Karlsruhe of Technology og DFG Center for Functional Nanostructures PhysOrg.com . Han bemærkede, at i 2004, Dong, et al., observeret elektroluminescens fra et molekyle i en scanning tunneling mikroskop opsætning.

"Efter vores opfattelse, den største betydning er, at det lykkedes os at danne en stiv solid-state-enhed ved at integrere en bottom-up-struktur, molekylet, ind i en top-down struktur, CNT -hullet, Sagde han. ”Derved var vi nødt til at kontrollere de kritiske dimensioner, og molekylet skulle skræddersys til at muliggøre lysemission under spændingsforspænding. Desuden, set fra et molekylært elektronisk synspunkt, det er første gang, at tilstedeværelsen af ​​molekylet i hullet bekræftes af dets optiske signatur. ”

I øjeblikket, forskerne fremstiller variationer af denne enhed ved at bruge forskellige molekyler, der udsender lys ved forskellige bølgelængder. Resultaterne af undersøgelsen viser, at carbon nanorør kunne have en række anvendelser inden for molekylær elektronik.

"Molekylær elektronik sigter mod den grundlæggende forståelse af ladningstransport gennem molekyler og er motiveret af visionen om molekylære kredsløb for at muliggøre minimale, kraftfulde og energieffektive computere, ”Sagde Krupke. ”Vores resultat er vigtigt for fundamental videnskab, men det tilføjer også til den molekylære elektroniske vision en optoelektronisk komponent, dvs. udviklingen af ​​optoelektroniske komponenter på basis af enkeltmolekyler. "

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