Modern elektroniks prestanda ökar stadigt i snabb takt tack vare den pågående miniatyriseringen av de använda komponenterna. Dock, se-vere problem uppstår på grund av kvantmekaniska fenomen när konventionella strukturer helt enkelt görs mindre och når nanometerskalan. Därför fokuserar aktuell forskning på den så kallade bottom-up-metoden:konstruktion av funktionella strukturer med minsta möjliga byggsten-enstaka atomer och molekyler.

För första gången uppnås nu ett samarbete mellan forskare över hela Europa för att undersöka det elektriska beteendet hos endast två C. ₆₀ molekyler som rör varandra. Molekylen som är formad som en fotboll upptäcktes 1985 och har sedan dess väckt enorm uppmärksamhet av forskare över hela världen på grund av dess unika kemi och potentiella tekniska tillämpningar inom nanoteknik, materialvetenskap och elektronik.

Resultaten från forskarna från institut i Tyskland, Frankrike, Spanien och Danmark publicerades i det senaste numret av den prestigefyllda tidningen Fysiska granskningsbrev . Ett skanningstunnelmikroskop (STM) användes för att konstruera en ultraliten elektrisk krets bestående av endast två C ₆₀ molekyler, var och en bara 1 nanometer i diameter. Forskarna tog först upp en enda C ₆₀ mole-cule med STM-spetsen och närmade sig därefter en andra molekyl med en precision på några biljoner miljoner meter. Under detta kontrollerade tillvägagångssätt kunde fysikerna mäta den elektriska ström som flyter mellan de två molekylerna. Förstå denna ström, som kritiskt beror på avståndet mellan molekylerna, är viktigt för att utnyttja molekyler i framtida elektronik.

Undersökningen visade att den elektriska strömmen inte lätt flyter mellan de två vidrörande C60 -molekylerna - konduktansen är 100 gånger mindre än för en enda molekyl. Detta fynd är avgörande för framtida enheter med tätt packade molekyler eftersom det indikerar att läckströmmar mellan angränsande kretsar kommer att vara kontrollerbara.

Dessa experimentella fynd stöds starkt av kvantmekaniska beräkningar som också kommer till följd av dålig elektrisk konduktivitet mellan två C ₆₀ molekyler.

Den extrema precisionen i manipulation och kontroll av enstaka molekyler som skickats i detta arbete öppnar en ny väg för att utforska andra lovande molkulor. Den djupare förståelsen av elektrisk ström på nanometerskalan är ett viktigt steg mot ny molekylär nanoelektronik.

Mer information: PRL 103, 206803 (2009), DOI:10.1103/PhysRevLett.103.206803

Källa:Kiel University