En lille forbindelse med store konsekvenser:Tilslutning af kulstofbaseret elektronik

Kulstofbaserede nanostrukturer såsom nanorør, grafenplader, og nanoribbons er unikke byggesten, der viser alsidige nanomekaniske og nanoelektroniske egenskaber. Disse materialer, der er bestilt i nanoskalaen, det er, i dimensionen en milliontedel af millimeter, er lovende kandidater til at forestille sig applikationer i nanoskalaenheder, lige fra energikonvertering til nano-elektroniske transistorer. En god forbindelse mellem kulstofbaserede materialer og eksterne metalliske ledninger er af stor betydning for ydeevne i nanodelenheder, et aspekt, hvor et vigtigt skridt er blevet overvundet af forskere fra UPV/EHU, DIPC og CNRS ved at studere kontakter mellem carbon nanostrukturer og atomer af forskellig kemisk art.

Den kemiske karakter af kontaktledninger er af stor betydning, da den påvirker de elektroniske egenskaber og kontaktens geometri. Virkningen af ​​disse to aspekter på transportegenskaberne er indviklet, og denne gruppe undersøgte disse to parametre for kontakter, der er skrumpet til grænsen for individuelle atomer, da det for store strukturer er udfordrende at behandle dem separat.

I tæt samarbejde, forskerne brugte en prototype kulstofbaseret molekyle lavet af 60 kulstofatomer arrangeret i en kugle, der kan ses som et grafenark rullet til en lille kugle. Det eksperimentelle team i Strasbourg ledet af Guillaume Schull, fastgjorde dette molekyle til toppen af ​​en ekstremt lille metalnål i et scannende tunnelmikroskop. Den molekylterminerede nål blev derefter forsigtigt henvendt til individuelle metalliske atomer af forskellig kemisk karakter op til dannelsen af ​​en robust forbindelse. Ved samtidig at måle den elektriske strøm, der passerer gennem disse forbindelser, de kunne udlede, hvilket af det enkelte metalliske atom, der injicerer ladninger til det kulstoffremstillede molekyle med den største effektivitet.

Store computersimuleringer udført af det teoretiske team i San Sebastian ledet af Thomas Frederiksen, Ikerbasque Research Professor ved DIPC, afslørede et fascinerende og uventet aspekt af disse ekstremt små forbindelser:deres elektriske og mekaniske egenskaber er faktisk repræsentative for meget større kulstofbaserede materialer.

Disse resultater, offentliggjort i det prestigefyldte tidsskrift Naturkommunikation , sætte baserne til at finde ekstremt effektive kontakter i den nærmeste fremtid. Undersøgelsen baner vej for at undersøge et stort antal forskellige metalliske arter (samt bittesmå legeringer lavet af to eller tre forskellige metalliske atomer), muliggør en systematisk klassificering af deres evner til at injicere elektroner i nye carbonbaserede elektroniske enheder.