Una micrografía electrónica de barrido de un puente de oro suspendido 40 nanómetros sobre un sustrato de silicio. En el experimento, el puente está cortado por la mitad, una sola molécula está suspendida a través del espacio, y el sustrato se dobla para estirar la molécula mientras se mide simultáneamente la corriente de electrones a través de la molécula. Imagen:J.J. Parques
(PhysOrg.com) - Con estiramiento controlado de moléculas, Los investigadores de Cornell han demostrado que los dispositivos de una sola molécula pueden servir como nuevas herramientas poderosas para experimentos científicos fundamentales. Su trabajo ha dado como resultado pruebas detalladas de teorías de larga data sobre cómo interactúan los electrones a nanoescala.
La obra, dirigido por el profesor de física Dan Ralph, se publica en la edición en línea del 10 de junio de la revista Ciencias . El primer autor es J.J. Parques un ex estudiante de posgrado en el laboratorio de Ralph.
Los científicos estudiaron moléculas particulares basadas en cobalto con el llamado espín intrínseco, una cantidad cuantificada de momento angular.
Las teorías postuladas por primera vez en la década de 1980 predijeron que el espín molecular alteraría la interacción entre los electrones en la molécula y los electrones de conducción que la rodean. y que esta interacción determinaría la facilidad con la que fluyen los electrones a través de la molécula. Antes de ahora, estas teorías no se habían probado en detalle debido a las dificultades que entraña la fabricación de dispositivos con giros controlados.
Comprender la electrónica de una sola molécula requiere experiencia tanto en química como en física, y el equipo de Cornell cuenta con especialistas en ambos.
"La gente conoce las moléculas de alto espín, pero nadie ha podido unir la química y la física para hacer un contacto controlado con estas moléculas de alto giro, "Dijo Ralph.
Esquema del dispositivo controlable mecánicamente utilizado para estirar moléculas individuales mientras se mide simultáneamente la corriente de electrones a través de la molécula. Crédito:Joshua Parks, Universidad de Cornell
Los investigadores hicieron sus observaciones estirando moléculas individuales que contienen espín entre dos electrodos y analizando sus propiedades eléctricas. Observaron el flujo de electrones a través del complejo de cobalto, enfriado a temperaturas extremadamente bajas, mientras tira lentamente de los extremos para estirarlo. En un punto en particular, se hizo más difícil pasar corriente a través de la molécula. Los investigadores habían cambiado sutilmente las propiedades magnéticas de la molécula haciéndola menos simétrica.
Después de liberar la tensión, la molécula volvió a su forma original y comenzó a pasar corriente con mayor facilidad, mostrando así que la molécula no había sido dañada. Medidas en función de la temperatura, El campo magnético y la extensión del estiramiento le dieron al equipo nuevos conocimientos sobre cuál es exactamente la influencia del espín molecular en las interacciones y el flujo de electrones.
Los efectos del alto giro en las propiedades eléctricas de los dispositivos a nanoescala eran cuestiones completamente teóricas antes del trabajo de Cornell. Dijo Ralph. Haciendo dispositivos que contienen moléculas individuales de alto espín y usando estiramiento para controlar el espín, el equipo de Cornell demostró que tales dispositivos pueden servir como un laboratorio poderoso para abordar estas preguntas científicas fundamentales.
