Quando i metalli nobili, come l'oro, sono trattati con un tiolo alifatico, come l'alcantiolo, un monostrato uniforme, uno strato profondo solo una molecola, si autoassembla sulla superficie. Ogni singola molecola può condurre elettroni. Questo fenomeno è interessante perché le molecole conduttrici producono proprietà quantistiche uniche che potrebbero essere potenzialmente utili in elettronica come i transistor, interruttori superconduttori e sensori di gas.
I tentativi di misurare la corrente attraverso questa sottile striscia di molecole hanno prodotto risultati diversi. I ricercatori dell'Università di Aix-Marseille in Francia hanno sviluppato un nuovo configurazione meccanica stabile per misurare la conduttanza tra le singole molecole con maggiore successo. I risultati sono pubblicati nel Rivista di fisica applicata , da AIP Publishing.
"Questo è davvero uno studio fondamentale sul comportamento di una o poche molecole, " ha detto Hubert Klein, assistente professore all'Università di Aix-Marseille e coautore del documento. "I risultati forniscono alcune nuove idee alle persone interessate alle sue applicazioni nei dispositivi elettronici".
Studi precedenti hanno esplorato la microscopia a scansione a effetto tunnel e le tecniche di giunzione a rottura per misurare la conduttanza elettrica attraverso singole molecole. Questi studi precedenti hanno evidenziato l'importanza della temperatura sulla conduttanza attraverso lo strato molecolare. A causa delle limitazioni nelle condizioni sperimentali, i risultati di entrambe le tecniche hanno prodotto un'ampia diffusione della corrente misurata.
Klein e il suo team hanno sviluppato una nuova tecnica che si basa su questa osservazione. La loro configurazione meccanica consiste in un filo d'oro trattato con alcantiolo dentellato attaccato a una piastra di piegatura in bronzo fosforoso. A temperatura ambiente, le molecole si auto-organizzano sul filo d'oro.
Secondo Klein, il design di questo studio è il risultato di un progetto precedente che produceva una risoluzione picometrica e richiedeva una configurazione stabile per garantire che gli elettrodi non si spostassero a temperatura ambiente. Allo stesso tempo, ha continuato i suoi studi sulle osservazioni di singole molecole utilizzando tecniche di microscopia in campo vicino.
"Abbiamo quindi avuto l'idea di applicare il nostro nuovo dispositivo personalizzato a questioni di conduttanza di singole molecole, " ha detto Klein.
Utilizzando questa nuova configurazione, il team è stato in grado di misurare l'evoluzione spontanea della corrente nella tacca lungo il filo d'oro tra due elettrodi metallici. Il team ha determinato la conduttanza attraverso una singola molecola misurando i salti di corrente dalla connessione e dalla disconnessione spontanea delle molecole a contatto con gli elettrodi. La temperatura ha guidato l'"evoluzione temporale" quando la sollecitazione meccanica non agiva sulla molecola.
I ricercatori riconoscono che la progettazione meccanica in questo studio non è necessariamente realizzabile in condizioni di laboratorio standard. Però, la stabilità di questo nuovo approccio apre opportunità per nuovi studi sui nanocontatti, e la dinamica e il trasporto delle molecole a temperatura ambiente.
"È emozionante vedere che abbiamo accesso al comportamento di singoli oggetti nanometrici a temperatura ambiente, " ha detto Klein. "È una grande ricompensa vedere gli sforzi della tua intuizione diventare realtà".
