Kolbaserade nanostrukturer som nanorör, grafen ark, och nanoband är unika byggstenar som visar mångsidiga nanomekaniska och nanoelektroniska egenskaper. Dessa material som är beställda i nanoskala, det är, i dimensionen en miljondels millimeter, är lovande kandidater att föreställa sig tillämpningar i enheter i nanoskala, allt från energiomvandling till nanoelektroniska transistorer. En bra koppling mellan kolbaserade material och externa metalliska ledningar är av stor betydelse för nanoenheters prestanda, en aspekt där ett viktigt steg har övervunnits av forskare från UPV/EHU, DIPC och CNRS genom att studera kontakter mellan kolnanostrukturer och atomer av olika kemisk natur.

Den kemiska naturen hos kontaktledningar är av stor betydelse eftersom det påverkar de elektroniska egenskaperna och kontaktens geometri. Effekten av dessa två aspekter på transportegenskaperna är intrasslad och denna grupp studerade dessa två parametrar för kontakter som krympt till gränsen för individuella atomer eftersom det för stora strukturer är utmanande att hantera dem separat.

I nära samarbete, forskarna använde en prototyp av kolbaserad molekyl gjord av 60 kolatomer arrangerade i en sfär som kan ses som ett grafenark rullat till en liten boll. Experimentteamet i Strasbourg ledd av Guillaume Schull, fäste denna molekyl till spetsen av en extremt liten metallnål i ett skanningstunnelmikroskop. Den molekylavslutade nålen närmade sig sedan försiktigt enskilda metallatomer av olika kemisk natur fram till bildandet av en robust förbindelse. Genom att samtidigt mäta den elektriska strömmen som passerar genom dessa anslutningar, de skulle kunna härleda vilken av de enskilda metallatomerna som injicerar laddningar till den koltillverkade molekylen med störst effektivitet.

Storskaliga datorsimuleringar utförda av det teoretiska teamet i San Sebastian ledd av Thomas Frederiksen, Ikerbaskisk forskningsprofessor vid DIPC, avslöjade en fascinerande och oväntad aspekt av dessa extremt små anslutningar:deras elektriska och mekaniska egenskaper är faktiskt representativa för mycket större kolbaserade material.

Dessa resultat, publicerad i den prestigefyllda tidskriften Naturkommunikation , lägga grunderna för att hitta extremt effektiva kontakter inom en snar framtid. Studien banar väg för att undersöka ett stort antal olika metalliska arter (liksom små legeringar gjorda av två eller tre olika metallatomer), möjliggör en systematisk klassificering av deras förmåga att injicera elektroner i framväxande kolbaserade elektroniska enheter.