När ädelmetaller, som guld, behandlas med en alifatisk tiol, som alkantiol, ett enhetligt monoskikt-ett lager bara en molekyl djupt-självmonteras på ytan. Varje enskild molekyl kan leda elektroner. Detta fenomen är intressant eftersom de ledande molekylerna producerar unika kvantegenskaper som potentiellt kan vara användbara inom elektronik som transistorer, supraledande omkopplare och gassensorer.
Försök att mäta strömmen över denna tunna skum av molekyler har gett varierande resultat. Forskare vid Aix-Marseille University i Frankrike utvecklade en ny, stabil mekanisk installation för att mäta konduktans över enskilda molekyler med större framgång. Resultaten publiceras i Journal of Applied Physics , från AIP Publishing.
"Detta är verkligen en grundläggande studie om beteendet hos en eller några molekyler, "sa Hubert Klein, biträdande professor vid Aix-Marseille University och en medförfattare till tidningen. "Resultaten ger några nya idéer till personer som är intresserade av dess applikationer inom elektroniska enheter."
Tidigare studier undersökte Scanning Tunneling Microscopy och Break Junction-tekniker för att mäta elektrisk konduktans genom enskilda molekyler. Dessa tidigare studier belyste vikten av temperatur för konduktans över molekylskiktet. På grund av begränsningar i experimentella förhållanden, resultaten från båda teknikerna gav en stor spridning i den uppmätta strömmen.
Klein och hans team utvecklade en ny teknik som bygger på denna observation. Deras mekaniska inställning består av en hackad alkanetiolbehandlad guldtråd fäst vid en fosforbronsböjningsplatta. Vid rumstemperatur, molekylerna organiserar sig själv på guldtråden.
Enligt Klein, Designen för denna studie härrörde från ett tidigare projekt som producerade picometerupplösning och krävde en stabil installation för att säkerställa att elektroderna inte drev vid rumstemperatur. På samma gång, han fortsatte sina studier av enstaka molekylobservationer med hjälp av närfältsmikroskopitekniker.
"Därför fick vi naturligtvis idén att använda vår nya anpassade enhet på frågor om en molekyls konduktans, sa Klein.
Med denna nya installation, laget kunde mäta den spontana utvecklingen av ström i hacket längs guldtråden mellan två metallelektroder. Teamet bestämde konduktans över en enskild molekyl genom att mäta strömhopp från den spontana anslutningen och avkopplingen av molekyler i kontakt med elektroderna. Temperaturen drev "tidsmässig utveckling" när mekanisk belastning inte påverkade molekylen.
Forskarna erkänner att den mekaniska konstruktionen i denna studie inte nödvändigtvis kan uppnås under normala laboratorieförhållanden. Dock, stabiliteten i detta nya tillvägagångssätt öppnar möjligheter för nya studier om nanokontakter, och dynamiken och transporten av molekyler vid rumstemperatur.
"Det är spännande att se att vi har tillgång till beteendet hos enskilda nanometriska objekt vid rumstemperatur, "Sade Klein." Det är en stor belöning att se dina intuitioners ansträngningar bli verklighet. "
