Illustrazione schematica di singole molecole-giunzioni costituite da pile di molecole aromatiche in una gabbia autoassemblata e dei corrispondenti componenti elettronici delle giunzioni. La gabbia assemblata è racchiusa da due elettrodi di Au. gabbia vuota (a), omo-stack e coppia etero-stacked (c) sviluppano funzioni di resistore, filo e diodo, rispettivamente.
Essere in grado di sintonizzare efficacemente le proprietà di trasporto degli elettroni di una singola molecola è stato un problema di lunga data verso la cristallizzazione dell'elettronica molecolare, dove le singole molecole imitano il comportamento dei comuni componenti elettronici come una vera alternativa ai dispositivi convenzionali in silicio. Per funzionalizzare le proprietà di trasporto degli elettroni, ogni singola molecola deve essere allineata con precisione in posizione con precisione sub-nanometrica. In tal senso, pile di componenti aromatici autoassemblati in cui pile non legate in modo covalente fungono da componenti modulari sostituibili sono elementi costitutivi promettenti.
Qui descriviamo le proprietà di trasporto degli elettroni degli stack aromatici allineati in una gabbia autoassemblata, utilizzando un metodo di giunzione a rottura basato su microscopio a scansione a effetto tunnel (STM). Entrambe le coppie aromatiche modulari identiche e diverse sono legate in modo non covalente e impilate all'interno dell'impalcatura molecolare che porta a una varietà di affascinanti funzioni elettroniche. La gabbia vuota presenta una bassa conduttanza elettronica (10 –5 G 0 ) caratteristica dei resistori (Figura a) mentre l'inserimento di coppie molecolari identiche determina un marcato aumento della conduttanza (10 –3 –10 –2 G 0 , G 0 =2e 2 /h) imitando il comportamento dei cavi elettronici (Figura b). Anzi, quando diverse coppie molecolari vengono inserite nello scaffold, rettifica elettronica (rapporto di rettifica 2 –10 ) si può osservare la caratteristica di un diodo (figura c).
Calcoli teorici dimostrano che questo comportamento di rettifica ha origine dal diverso ordine di impilamento dei componenti aromatici interni rispetto alla direzione del trasporto elettronico, e i corrispondenti canali di conduzione orbitali molecolari più bassi non occupati localizzati su un lato delle giunzioni molecolari.
Questo studio apre la strada allo sviluppo di dispositivi elettronici molecolari con funzioni elettroniche sintonizzabili.
