Kolbaserade nanostrukturer som nanorör, grafenark, och nanoribbons är unika byggstenar som visar mångsidiga nanomekaniska och nanoelektroniska egenskaper. Dessa material som beställs i nanoskala, det är, i dimensionen en miljonedel millimeter, lovar kandidater att tänka sig applikationer i nanoskalaenheter, allt från energiomvandling till nano-elektroniska transistorer. En bra koppling mellan kolbaserade material och externa metalliska ledningar är av stor betydelse för nanodevents prestanda, en aspekt där ett viktigt steg har överskridits av forskare från UPV/EHU, DIPC och CNRS genom att studera kontakter mellan kolnanostrukturer och atomer av olika kemisk natur.

Den kemiska beskaffenheten hos kontaktleder är av stor betydelse eftersom den påverkar de elektroniska egenskaperna och kontaktens geometri. Påverkan av dessa två aspekter på transportegenskaperna är intrasslade och denna grupp studerade dessa två parametrar för kontakter krympt till gränsen för enskilda atomer, eftersom det för stora strukturer är utmanande att ta itu med dem separat.

I nära samarbete, forskarna använde en prototyp kolbaserad molekyl gjord av 60 kolatomer arrangerade i en sfär som kan ses som ett grafenark rullat till en liten boll. Det experimentella teamet i Strasbourg under ledning av Guillaume Schull, fäst denna molekyl på toppen av en extremt liten metallnål i ett scanningstunnelmikroskop. Den molekylavslutade nålen nåddes sedan försiktigt till enskilda metallatomer av olika kemisk natur fram till bildandet av en robust anslutning. Genom att samtidigt mäta den elektriska ström som passerar genom dessa anslutningar, de kunde härleda vilken av den enskilda metallatomen som injicerar laddningar till den kolframställda molekylen med störst effektivitet.

Storskaliga datasimuleringar utförda av det teoretiska teamet i San Sebastian under ledning av Thomas Frederiksen, Ikerbasque Research Professor 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 , sätta baserna för att hitta extremt effektiva kontakter inom en snar framtid. Studien banar väg för att undersöka ett stort antal olika metallarter (samt små legeringar gjorda av två eller tre olika metallatomer), möjliggör en systematisk klassificering av deras förmåga att injicera elektroner i nya kolbaserade elektroniska enheter.