(PhysOrg.com)-En enda molekyl som överbryggar ett "trasigt" enväggigt kol-nanorör (CNT) är knappt synligt genom ett kraftfullt svepelektronmikroskop, men det exakt monterade systemet kan fungera som en funktionell elektronik i solid state. Dessa CNT-molekyl-CNT-korsningar har utvecklats endast under de senaste åren, och att mäta deras optiska egenskaper har varit en svår uppgift. I en ny studie, forskare har för första gången observerat att molekylen mellan nanorören kan avge ljus på grund av en elektrisk ström som passerar genom den, ett fenomen som kallas elektroluminescens.

I deras studie, forskare Christoph W. Marquardt från Karlsruhe Institute of Technology i Karlsruhe, Tyskland, och medförfattare från universitetet i Basel i Basel, Schweiz; Poznan University of Economics i Poznan, Polen; och DFG Center for Functional Nanostructures i Karlsruhe, Tyskland, har publicerat sin studie i ett nyligen publicerat nummer av Naturnanoteknik .

Som forskarna förklarade, kolnanorören innehåller ett par metalliska elektroder. Genom elavbrott, forskarna kunde skapa ett gap på bara några nanometer mellan elektroderna. Gapets position och storlek mindre än 10 nm måste kontrolleras med nanoskala precision för att möjliggöra en ström. Forskarna samlade sedan en molekyl med en 6 nm lång stavliknande struktur och elektriska egenskaper som gjorde att den kunde fångas elektrostatiskt i gapet, slutföra "kretsen" mellan elektroderna. De förutspådde att elektrodgapet inte kunde vara värd för mer än en till tre av dessa molekyler.

När spänningen appliceras på elektroderna, forskarna observerade ljuspunkter av elektroluminescens, och de kunde styra elektroluminescensen genom att slå på och stänga av spänningen. Forskarna kunde avgöra att ljuset kom från molekylen mellan elektroderna genom att överlagra en bild som tidigare tagits med extern belysning. Forskarna observerade en liten ljuspunkt mellan elektroderna i 6 av 20 CNT-molekyl-CNT-enheter. De beräknade att i genomsnitt, en foton sändes ut per 1 miljard elektroner.

"Detta är första gången som elektroluminescens har observerats från CNT-molekyl-CNT-korsningar, "berättade medförfattaren Ralph Krupke från Karlsruhe of Technology och DFG Center for Functional Nanostructures PhysOrg.com . Han noterade att år 2004, Dong, et al., observerade elektroluminescens från en molekyl i ett skanningstunnelmikroskop.

"Enligt vår uppfattning, den största betydelsen är att vi lyckades bilda en styv solid state-enhet genom att integrera en bottom-up-struktur, molekylen, till en struktur uppifrån och ner, CNT -klyftan, Sa han. ”Därmed var vi tvungna att kontrollera de kritiska dimensionerna och molekylen måste skräddarsys för att möjliggöra ljusemission under spänningsförspänning. Vidare, ur molekylär elektronik synvinkel, det är första gången som närvaron av molekylen i gapet bekräftas av dess optiska signatur. ”

För närvarande, forskarna tillverkar variationer av denna enhet med hjälp av olika molekyler som avger ljus vid olika våglängder. Resultaten av studien visar att kolnanorör kan ha en mängd olika tillämpningar inom molekylär elektronik.

"Molekylär elektronik syftar till den grundläggande förståelsen för laddningstransport genom molekyler och motiveras av visionen om molekylära kretsar för att möjliggöra minimal, kraftfulla och energieffektiva datorer, ”Sa Krupke. ”Vårt resultat är viktigt för grundläggande vetenskap, men det ger också en optoelektronisk komponent till molekylärelektronikvisionen, d.v.s. utvecklingen av optoelektroniska komponenter på grundval av enstaka molekyler. "

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alla rättigheter förbehållna. Detta material får inte publiceras, utsända, omskrivet eller omfördelat helt eller delvis utan uttryckligt skriftligt tillstånd från PhysOrg.com.