Det framväxande området för molekylär elektronik kan ta vår definition av bärbar till nästa nivå, möjliggör konstruktion av små kretsar från molekylära komponenter. I dessa mycket effektiva enheter, individuella molekyler skulle ta på sig de roller som för närvarande spelas av jämförelsevis skrymmande trådar, motstånd och transistorer.

Ett team av forskare från fem japanska och taiwanesiska universitet har identifierat en potentiell kandidat för användning i småskalig elektronik:en molekyl som kallas picene. I en tidning publicerad 16 september i Journal of Chemical Physics , från AIP Publishing, de kännetecknar de strukturella och elektroniska egenskaperna hos ett tunt lager picen på en silveryta, demonstrera molekylens potential för elektroniska tillämpningar.

Picenes systermolekyl, pentacen, har studerats brett på grund av dess höga bärarmobilitet - dess förmåga att snabbt överföra elektroner, en kritisk egenskap för elektronik i nanoskala. Men pentacen, gjord av fem bensenmolekyler sammanfogade i en linje, bryts ner under normala miljöförhållanden.

Gå in i picene, där samma fem bensenringar istället är sammanbundna i en W-form. Denna enkla strukturella förändring förändrar några av molekylens andra egenskaper:Picene behåller pentacens höga bärarrörlighet, men är mer kemiskt stabil och därför bättre lämpad för praktiska tillämpningar.

För att testa picenes egenskaper när den placeras bredvid en metall, som det skulle vara i en elektronisk enhet, forskarna deponerade ett enda lager av picenmolekyler på en silverbit. Sedan, de använde scanning tunneling mikroskopi, en bildteknik som kan visualisera ytor på atomnivå, att noggrant undersöka gränssnittet mellan picenet och silvret.

Även om tidigare studier hade visat en stark interaktion mellan pentacen och metallytor, "vi upptäckte att den sicksackformade picenen i princip bara sitter på silvret, ", sa forskaren Yukio Hasegawa vid University of Tokyo. Interaktioner mellan molekyler kan förändra deras form och därför deras beteende, men picenes svaga koppling till silverytan lämnade dess egenskaper intakta.

"Den svaga interaktionen är fördelaktig för molekylära [elektronik]tillämpningar eftersom modifieringen av egenskaperna hos molekylär tunnfilm genom närvaron av [silvret] är försumbar och därför [de] ursprungliga egenskaperna hos molekylen kan bevaras mycket nära gränsytan , sa Hasegawa.

En framgångsrik krets kräver en stark koppling mellan de elektroniska komponenterna – om en ledning är sliten, elektroner kan inte flöda. Enligt Hasegawa, picenes svaga växelverkan med silvret gör att det avsätts direkt på ytan utan ett stabiliserande lager av molekyler mellan, en kvalitet som han sa är "nödvändig för att uppnå högkvalitativ kontakt med metallelektroder."

Eftersom picene visar sin höga bärarrörlighet när den utsätts för syre, forskarna hoppas kunna undersöka dess egenskaper under varierande nivåer av syreexponering för att belysa en molekylär mekanism bakom beteendet.