Effekt af billedladninger på elektrontransport bedre forstået

Elektrontransport gennem et enkelt molekyle tilbyder en meget lovende ny teknologi til produktion af elektroniske chips. Det er dog vanskeligt at lave en god ledende forbindelse mellem molekylet og metalkontakterne. Forskere fra FOM Fonden, Delft University of Technology og Leiden University har opdaget en effekt, der spiller en stor rolle i dette:De såkaldte 'billedladninger' i metalkontakterne påvirker i høj grad elektrontransporten gennem molekylet. Den molekylære ledning kan afvige med flere størrelsesordener som følge af dette.

FOM arbejdsgruppeledere professor Herre van der Zant og professor Jan van Ruitenbeek offentliggjorde disse resultater sammen med deres team online den 17. marts i det anerkendte tidsskrift Natur nanoteknologi .

Molekylær elektronik

Molekyler er meget små og typisk kun flere nanometer store. Et enkelt molekyle mellem to elektroder kunne bruges som en meget følsom sensor eller ekstremt lille transistor. Men problemet med at udvikle denne 'molekylære elektronik' er, at det er svært at få elektrisk kontakt med et enkelt molekyle. Denne forskning har resulteret i en bedre forståelse af enkeltmolekylers grundlæggende fysiske adfærd. Dette har ført til ideer til at bruge billedladninger til at realisere elektroniske molekylære komponenter.

Justering af energiniveauer

Billedladninger forekommer i et metal på grund af nærheden af ​​ladning, såsom det på det enkelte molekyle. Billedladningerne i metallet påvirker igen molekylets energiniveauer. Man vidste allerede, at det er sådan, billedladninger spiller en vigtig rolle i ladningstransport gennem molekyler. Billedladningerne kan kraftigt ændre justeringen af ​​de molekylære energiniveauer sammenlignet med energiniveauerne i metallet. Det er sådan, de forårsager en forbedret eller formindsket ledning. For første gang har forskerne nu systematisk beskrevet denne effekt for et enkelt molekyle.

Kombination af ekspertise gør måling mulig

Ved at kombinere deres unikke ekspertiseområder, forskere fra Delft og Leiden udviklede i fællesskab en ny teknik til at måle den molekylære ledning. Metoden er baseret på 'mekanisk styret break junction'-teknikken, opfundet af Van Ruitenbeek. I Delft, teknikken er blevet udvidet ved at inkorporere den i en transistor. Denne teknik gør det muligt at variere afstanden mellem elektroderne og dermed molekylets nærhed, så billedladningen kan påvirkes. Som et resultat af dette fik forskerne en unik mekanisk og elektrisk kontrol over molekylets energiniveauer. Det gav dem mulighed for eksperimentelt at bestemme og kvantificere billedladningernes rolle.