Le prestazioni dell'elettronica moderna aumentano costantemente a ritmo sostenuto grazie alla continua miniaturizzazione dei componenti utilizzati. Però, sorgono gravi problemi a causa di fenomeni quanto-meccanici quando le strutture convenzionali vengono semplicemente ridotte e raggiungono la scala nanometrica. Pertanto la ricerca attuale si concentra sul cosiddetto approccio dal basso verso l'alto:l'ingegneria di strutture funzionali con i più piccoli elementi costitutivi possibili - singoli atomi e molecole.

Per la prima volta una collaborazione di ricercatori in tutta Europa è ora riuscita a studiare il comportamento elettrico di solo due C ₆₀ molecole che si toccano. La molecola che ha la forma di un pallone da calcio è stata scoperta nel 1985 e da allora ha attirato un'enorme attenzione da parte dei ricercatori di tutto il mondo grazie alla sua chimica unica e alle potenziali applicazioni tecnologiche nella nanotecnologia, scienza dei materiali ed elettronica.

I risultati dei ricercatori di istituti in Germania, Francia, Spagna e Danimarca sono state pubblicate nell'ultimo numero della prestigiosa rivista Lettere di revisione fisica . Un microscopio a scansione a effetto tunnel (STM) è stato utilizzato per costruire un circuito elettrico ultra piccolo composto da soli due C ₆₀ molecole, ciascuna di appena 1 nanometro di diametro. I ricercatori hanno prima rilevato un singolo C ₆₀ molecola con la punta STM e successivamente si è avvicinata a una seconda molecola con una precisione di pochi trilionesimi di metri. Durante questo approccio controllato i fisici sono stati in grado di misurare la corrente elettrica che scorre tra le due molecole. Comprendendo questa corrente, che dipende criticamente dalla distanza tra le molecole, è importante per utilizzare le molecole nell'elettronica futura.

L'indagine ha rivelato che la corrente elettrica non scorre facilmente tra le due molecole di C60 a contatto:la conduttanza è 100 volte inferiore rispetto a quella di una singola molecola. Questa scoperta è cruciale per i dispositivi futuri con molecole strettamente imballate in quanto indica che le correnti di dispersione tra i circuiti vicini saranno controllabili.

Questi risultati sperimentali sono fortemente supportati da calcoli quantomeccanici che arrivano anch'essi al risultato di una scarsa conduttività elettrica tra due C ₆₀ molecole.

L'estrema precisione della manipolazione e del controllo delle singole molecole presentate in questo lavoro apre una nuova strada per esplorare altre molecole promettenti. La comprensione più profonda della corrente elettrica su scala nanometrica è un passo essenziale verso una nuova nanoelettronica molecolare.

Maggiori informazioni: PRL 103, 206803 (2009), DOI:10.1103/PhysRevLett.103.206803

Fonte:Università di Kiel