Kontakti puolijohteen ja molekyylien välille

Molekyylielektroniikan alalla pyritään valmistamaan piirikomponentteja yksittäisistä molekyyleistä piin sijasta. Niiden ainutlaatuisten sähköisten ominaisuuksien ansiosta saadaan sovelluksia, joita ei voida toteuttaa piitekniikalla. Tämä edellyttää kuitenkin luotettavia ja edullisia menetelmiä sähköisten kontaktien muodostamiseksi molekyylin molempiin päihin.

Baselin yliopiston ja IBM Researchin tutkijat ovat kehittäneet tekniikan, joka mahdollistaa sähköisten kontaktien muodostamisen yksittäisiin molekyyleihin.

Tutkijat käyttivät kerrostusrakennetta, jossa molekyylien välikerros saatetaan kosketuksiin metallielektrodien kanssa ylä- ja alapuoleltaan. Alempi elektrodi koostuu platinasta, joka on päällystetty johtamattomalla materiaalikerroksella. Kerrokseen syövytetään pieniä huokosia joilla saadaan aikaan erilaisia osiomalleja, joissa on sähköinen kontakti platinaelektrodiin.

Tutkijat hyödynsivät myös tiettyjen molekyylien kykyä koota itseään. Huokosrakenteeseen he levittivät liuosta, joka sisälsi alkaaniditioli-molekyylejä, jotka koostuvat itsestään huokosiin muodostaen tiheästi pakatun yksikerroksisen kalvon.

Tässä kalvossa yksittäisillä molekyyleillä on säännöllinen järjestys ja sähköinen kontakti alemman platinaelektrodin kanssa. Molekyylikerroksen toinen kontakti muodostetaan kullan nanopartikkeleista valmistetulla yläelektrodilla.

Uusi tekniikka ratkaisee suurelta osin ongelmat, jotka aiemmin vaikeuttivat sähköisten kontaktien syntymistä molekyyleille - kuten suuri kontaktiresistanssi tai rakenteellinen oikosulku. Tämän menetelmän avulla valmistettuja rakenneosia voidaan käyttää tavanomaisissa olosuhteissa ja sillä on pitkäaikainen vakaus.

Lisäksi menetelmää voidaan soveltaa monenlaisiin muihin molekyylijärjestelmiin ja se avaa uusia mahdollisuuksia molekyyliyhdisteiden integroimiseksi kiinteän aineen laitteisiin. Sen sovelluksiin voi kuulua uusia instrumenttityyppejä anturitekniikan ja lääketieteen aloilta.

"Lähestymistapamme auttaa nopeuttamaan kemiallisesti valmistettujen ja hallittavissa olevien elektronisten ja anturikomponenttien kehitystä", toteaa Baselin yliopiston kemian laitoksen professori Marcel Mayor.