(PhysOrg.com) -- Una singola molecola che collega un nanotubo di carbonio a parete singola (CNT) "rotto" è appena visibile attraverso un potente microscopio elettronico a scansione, ma il sistema assemblato con precisione può fungere da dispositivo elettronico a stato solido funzionale. Queste giunzioni CNT-molecola-CNT sono state sviluppate solo negli ultimi anni, e misurare le loro caratteristiche ottiche è stato un compito difficile. In un nuovo studio, gli scienziati hanno osservato per la prima volta che la molecola tra i nanotubi può emettere luce a causa di una corrente elettrica che la attraversa, un fenomeno chiamato elettroluminescenza.

Nel loro studio, scienziati Christoph W. Marquardt del Karlsruhe Institute of Technology di Karlsruhe, Germania, e coautori dell'Università di Basilea a Basilea, Svizzera; l'Università di Economia di Poznan a Poznan, Polonia; e il Centro DFG per le nanostrutture funzionali di Karlsruhe, Germania, hanno pubblicato il loro studio in un recente numero di Nanotecnologia della natura .

Come hanno spiegato gli scienziati, i nanotubi di carbonio contengono una coppia di elettrodi metallici. A causa di guasti elettrici, gli scienziati potrebbero creare uno spazio di pochi nanometri tra gli elettrodi. La posizione e la dimensione del gap inferiore a 10 nm dovevano essere controllate con precisione su scala nanometrica per consentire una corrente. I ricercatori hanno quindi assemblato una molecola avente una struttura a bastoncino lunga 6 nm e caratteristiche elettriche che le hanno permesso di essere intrappolata elettrostaticamente nello spazio vuoto, completando il “circuito” tra gli elettrodi. Hanno predetto che il gap dell'elettrodo potrebbe ospitare non più di una o tre di queste molecole.

Quando si applica una tensione agli elettrodi, gli scienziati hanno osservato punti luminosi di elettroluminescenza, e potevano controllare l'elettroluminescenza accendendo e spegnendo la tensione. Gli scienziati hanno potuto determinare che la luce proveniva dalla molecola tra gli elettrodi sovrapponendo un'immagine acquisita in precedenza con l'illuminazione esterna. I ricercatori hanno osservato un piccolo punto luminoso tra gli elettrodi in 6 dei 20 dispositivi CNT-molecola-CNT. Hanno calcolato che, in media, un fotone è stato emesso per 1 miliardo di elettroni.

"Questa è la prima volta che l'elettroluminescenza è stata osservata dalle giunzioni CNT-molecola-CNT, " ha detto il coautore Ralph Krupke del Karlsruhe of Technology e del DFG Center for Functional Nanostructures PhysOrg.com . Ha notato che, nel 2004, Dong, et al., elettroluminescenza osservata da una molecola in un microscopio a scansione a effetto tunnel.

“Secondo noi, il più grande significato è che siamo riusciti a formare un dispositivo a stato solido rigido integrando una struttura dal basso verso l'alto, la molecola, in una struttura dall'alto verso il basso, il divario CNT, ” ha detto. “In tal modo abbiamo dovuto controllare le dimensioni critiche e la molecola doveva essere adattata per consentire l'emissione di luce sotto tensione. Per di più, dal punto di vista dell'elettronica molecolare, è la prima volta che la presenza della molecola nel gap è confermata dalla sua firma ottica”.

Attualmente, gli scienziati stanno fabbricando variazioni di questo dispositivo utilizzando diverse molecole che emettono luce a diverse lunghezze d'onda. I risultati dello studio mostrano che i nanotubi di carbonio potrebbero avere una varietà di applicazioni nell'elettronica molecolare.

"L'elettronica molecolare mira alla comprensione fondamentale del trasporto di carica attraverso le molecole ed è motivata dalla visione di circuiti molecolari per consentire minuscoli, computer potenti ed efficienti dal punto di vista energetico, disse Krupke. “Il nostro risultato è importante per la scienza fondamentale, ma aggiunge anche alla visione dell'elettronica molecolare un componente optoelettronico, cioè., lo sviluppo di componenti optoelettronici sulla base di singole molecole."

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