elettrodi Nanogap, fondamentalmente coppie di elettrodi con uno spazio nanometrico tra loro, stanno attirando l'attenzione come impalcature per studiare, senso, o imbrigliare molecole, le più piccole strutture stabili che si trovano in natura. Finora, ciò è stato realizzato utilizzando i comuni metodi dei giunti di rottura controllati meccanicamente, scansione delle giunzioni di rottura basate sulla microscopia a effetto tunnel, o giunzioni di rottura elettromigrate. Queste tecniche, però, non sono utili per le applicazioni a causa della loro mancanza di scalabilità. Un team di TU Delft in collaborazione con ricercatori del KTH Royal Institute of Technology in Svezia ha ora sviluppato un nuovo modo di fabbricare giunzioni molecolari.

I ricercatori hanno iniziato depositando un sottile film di nitruro di titanio fragile (TiN) su un wafer di silicio (vedi figura). Successivamente, piccoli fili d'oro potrebbero essere depositati sopra il fragile TiN. I ricercatori hanno osservato che il film di TiN è sottoposto a un'elevata tensione residua a causa del processo di fabbricazione. Di conseguenza, quando si stacca lo strato di nitruro di titanio dal suo substrato sottostante tramite un processo chiamato attacco di rilascio, minuscole crepe si formano per rilasciare lo sforzo, simili alle crepe che a volte si formano nella smaltatura della ceramica.

Questo processo di fessurazione è la chiave del nuovo metodo di fabbricazione delle giunzioni. I fili d'oro che attraversano le fessure vengono allungati e alla fine si rompono. Gli spazi nei fili d'oro che appaiono così sono piccoli come una singola molecola. Inoltre, le dimensioni di queste giunzioni possono essere controllate controllando la deformazione in TiN utilizzando la tecnologia di microfabbricazione convenzionale. Per di più, i ricercatori sono riusciti a collegare singole molecole ai fili d'oro interrotti per misurare la loro conduttanza elettrica.

Questa nuova tecnologia potrebbe essere utilizzata per produrre giunzioni molecolari in modo scalabile, consentendo di fabbricarne milioni in parallelo. La metodologia può essere estesa anche ad altre classi di materiali sostituendo l'oro con qualsiasi materiale elettrodico che presenti interessanti caratteristiche elettriche, chimico, e proprietà plasmoniche per applicazioni in elettronica molecolare e spintronica, nanoplasmonica, e biorilevamento.