Las visiones de lo que podemos hacer con la electrónica del futuro dependen de encontrar formas de ir más allá de las capacidades de los conductores de silicio. Se cree que el campo experimental de la electrónica molecular representa un camino a seguir, y un trabajo reciente en KTH puede permitir la producción escalable de los electrodos a nanoescala que se necesitan para explorar moléculas y explotar su comportamiento como materiales electrónicos potencialmente valiosos.

Un equipo del Departamento de Micro y Nanosistemas de KTH probó recientemente una técnica para formar millones de uniones moleculares a nanoescala viables:pares de electrodos extremadamente pequeños con un espacio de tamaño nanométrico entre ellos. donde las moléculas pueden ser atrapadas y probadas. Los hallazgos fueron publicados en Comunicaciones de la naturaleza .

Los investigadores de KTH informaron que con una oblea de 100 mm de diámetro de materiales delgados, pueden producir hasta 20 millones de electrodos de este tipo en cinco horas, utilizando una película de oro sobre un material quebradizo que forma grietas. Además, trabajando con el laboratorio van der Zant en TU Delft, el equipo atrapó y estudió una molécula de referencia ampliamente utilizada en el espacio nanométrico entre los electrodos para asegurarse de que el método de fabricación no obstaculizara la formación de uniones moleculares.

Shyamprasad Natarajan Raja, uno de los coautores, dice que este método de "unión de ruptura definida por grietas" ofrece un gran avance al impasse de la producción escalable de estructuras que algún día podrían habilitar dispositivos electrónicos hechos de moléculas individuales.

La clave es producir brechas que permitan un fenómeno llamado tunelización, en el que los electrones superan la rotura de un circuito. Una unión de ruptura tiene un espacio del tamaño de unos pocos átomos, que rompe el flujo de electrones a través de él. Sin embargo, porque la brecha es tan pequeña, los electrones con suficiente energía aún pueden saltar a través de esta extensión. Los electrones de túnel mantienen una corriente pequeña pero medible que es extremadamente sensible al tamaño del espacio y a la presencia de nanoobjetos en su interior.

"Las uniones rotas son el mejor medio disponible para hacer que las moléculas individuales formen parte de un circuito electrónico más grande que puede sondear moléculas, ", Dice Raja. También podrían algún día habilitar detectores ultrasensibles de alta velocidad utilizando túneles cuánticos, él dice.
Sin embargo, Las uniones de rotura de túneles se producen una brecha a la vez, que ha sido un obstáculo importante en el desarrollo de cualquier aplicación que involucre uniones de túneles fuera de un laboratorio de investigación, "Dice Raja.

El método comienza con el uso de fotolitografía para modelar una pila de oro sobre nitruro de titanio (TiN). Esta pila se coloca en una oblea de silicio, y las estructuras con muescas que se forman luego concentran la tensión. Entonces, cuando se quita el silicio directamente debajo de la pila (un proceso llamado grabado de liberación), Se forman pequeñas grietas en las ubicaciones predeterminadas del TiN para liberar la tensión. Esto a su vez deforma el oro, estirándolo en cables atómicamente delgados que atraviesan estas grietas, que al romperse forman huecos tan pequeños como una molécula.

Raja dice que el método se puede utilizar para otros materiales conductores, además del oro, que ofrecen interesantes instalaciones eléctricas, propiedades químicas y plasmónicas para aplicaciones en electrónica molecular y espintrónica, nanoplásmicos y biosensores.