Nanogap elektroder, i princip par av elektroder med ett nanometerstort gap mellan dem, väcker uppmärksamhet som byggnadsställningar för att studera, känsla, eller utnyttja molekyler, de minsta stabila strukturerna som finns i naturen. Än så länge, detta har realiserats med hjälp av de vanliga metoderna för mekaniskt styrda brytkorsningar, scanning tunneling mikroskopi-baserade break junctions, eller elektromigrerade brytpunkter. Dessa tekniker, dock, är inte användbara för applikationer på grund av deras brist på skalbarhet. Ett team från TU Delft i samarbete med forskare från Kungliga Tekniska Högskolan i Sverige har nu utvecklat ett nytt sätt att tillverka molekylära korsningar.

Forskarna började med att deponera en tunn film av skör titannitrid (TiN) på en kiselskiva (se figur). Därefter, små guldtrådar kunde läggas ovanpå det spröda TiN. Forskarna observerade att TiN-filmen är under hög kvarvarande dragpåkänning på grund av tillverkningsprocessen. Följaktligen, när titannitridskiktet lossas från dess underliggande substrat via en process som kallas frisättningsetsning, Det bildas små sprickor för att släppa påfrestningen – liknande sprickor som ibland bildas i glaseringen av keramik.

Denna krackningsprocess är nyckeln till den nya kopplingsmetoden. Guldtrådar som löper över sprickorna sträcks ut och går så småningom av. Mellanrummen i guldtrådarna som sålunda uppstår är små som en enda molekyl. Dessutom, dimensionerna för dessa kopplingar kan kontrolleras genom att kontrollera spänningen i TiN med hjälp av konventionell mikrotillverkningsteknik. Vidare, forskarna lyckades länka enstaka molekyler till de gapade guldtrådarna för att mäta deras elektriska konduktans.

Denna nya teknik skulle kunna användas för att producera molekylära korsningar på ett skalbart sätt – vilket gör att miljontals av dem kan tillverkas parallellt. Metodiken kan också utvidgas till andra klasser av material genom att ersätta guld med vilket elektrodmaterial som helst som uppvisar intressanta elektriska, kemisk, och plasmoniska egenskaper för tillämpningar inom molekylär elektronik och spintronik, nanoplasmonik, och biosensing.