Visione artistica di una connessione elettrica tra una molecola “calcio” a base di carbonio e un singolo atomo metallico (palla grigia). I ricercatori sono stati in grado di quantificare come la corrente dipenda dalla natura chimica dell'atomo a contatto.
Nanostrutture a base di carbonio come nanotubi, fogli di grafene, e i nanonastri sono elementi costitutivi unici che mostrano proprietà nanomeccaniche e nanoelettroniche versatili. Questi materiali ordinati su scala nanometrica, questo è, nella dimensione di un milionesimo di millimetro, sono candidati promettenti per immaginare applicazioni in dispositivi su scala nanometrica, che vanno dalla conversione dell'energia ai transistor nanoelettronici. Una buona connessione tra materiali a base di carbonio e cavi metallici esterni è di grande importanza nelle prestazioni dei nanodispositivi, un aspetto dove un passo importante è stato superato dai ricercatori di UPV/EHU, DIPC e CNRS studiando i contatti di nanostrutture di carbonio con atomi di diversa natura chimica.
La natura chimica dei conduttori di contatto è di grande importanza in quanto influenza le proprietà elettroniche e la geometria del contatto. L'impatto di questi due aspetti sulle proprietà di trasporto è entangled e questo gruppo ha studiato questi due parametri per i contatti ridotti al limite dei singoli atomi poiché per le grandi strutture è difficile affrontarli separatamente.
In stretta collaborazione, i ricercatori hanno utilizzato un prototipo di molecola a base di carbonio composta da 60 atomi di carbonio disposti in una sfera che può essere vista come un foglio di grafene arrotolato in una minuscola pallina. Il team sperimentale di Strasburgo guidato da Guillaume Schull, ha attaccato questa molecola all'apice di un ago metallico estremamente piccolo di un microscopio a scansione a effetto tunnel. L'ago a terminazione molecolare è stato poi cautamente avvicinato a singoli atomi metallici di diversa natura chimica fino alla formazione di una robusta connessione. Misurando contemporaneamente la corrente elettrica che passa attraverso queste connessioni, potrebbero dedurre quale dei singoli atomi metallici sta iniettando cariche alla molecola di carbonio con la massima efficienza.
Simulazioni al computer su larga scala eseguite dal team teorico di San Sebastian guidato da Thomas Frederiksen, Ikerbasque Research Professor presso il DIPC, ha rivelato un aspetto affascinante e inaspettato di queste connessioni estremamente minuscole:le loro proprietà elettriche e meccaniche sono infatti rappresentative di materiali a base di carbonio molto più grandi.
Questi risultati, pubblicato sulla prestigiosa rivista Comunicazioni sulla natura , porre le basi per trovare contatti estremamente efficienti nel prossimo futuro. Lo studio apre la strada a sondare un gran numero di diverse specie metalliche (oltre a minuscole leghe costituite da due o tre diversi atomi metallici), consentendo una classificazione sistematica delle loro capacità di iniettare elettroni in dispositivi elettronici emergenti a base di carbonio.
