Por primera vez, Los científicos observaron electroluminiscencia de una molécula alojada en un espacio entre nanotubos de carbono. Crédito de la imagen:Instituto de Tecnología de Karlsruhe.
(PhysOrg.com) - Una sola molécula que une un nanotubo de carbono de pared simple (CNT) "roto" es apenas visible a través de un potente microscopio electrónico de barrido. pero el sistema ensamblado con precisión puede actuar como un dispositivo electrónico funcional de estado sólido. Estas uniones CNT-molécula-CNT se han desarrollado solo en los últimos años, y medir sus características ópticas ha sido una tarea difícil. En un nuevo estudio, Los científicos han observado por primera vez que la molécula entre los nanotubos puede emitir luz debido a una corriente eléctrica que la atraviesa. un fenómeno llamado electroluminiscencia.
En su estudio, los científicos Christoph W. Marquardt del Instituto de Tecnología de Karlsruhe en Karlsruhe, Alemania, y coautores de la Universidad de Basilea en Basilea, Suiza; la Universidad de Economía de Poznan en Poznan, Polonia; y el Centro DFG de nanoestructuras funcionales en Karlsruhe, Alemania, han publicado su estudio en un número reciente de Nanotecnología de la naturaleza .
Como explicaron los científicos, los nanotubos de carbono contienen un par de electrodos metálicos. A través de una avería eléctrica, los científicos podrían crear un espacio de unos pocos nanómetros entre los electrodos. La posición y el tamaño de la brecha de menos de 10 nm tuvieron que controlarse con precisión a nanoescala para permitir una corriente. Luego, los investigadores ensamblaron una molécula que tiene una estructura similar a una varilla de 6 nm de largo y características eléctricas que le permitieron quedar atrapada electrostáticamente en el espacio. completando el "circuito" entre los electrodos. Ellos predijeron que el espacio entre electrodos no podría albergar más de una a tres de estas moléculas.
Al aplicar voltaje a los electrodos, los científicos observaron puntos brillantes de electroluminiscencia, y podían controlar la electroluminiscencia encendiendo y apagando el voltaje. Los científicos pudieron determinar que la luz provenía de la molécula entre los electrodos superponiendo una imagen capturada previamente con iluminación externa. Los investigadores observaron un pequeño punto brillante entre los electrodos en 6 de los 20 dispositivos CNT-molécula-CNT. Ellos calcularon eso, de media, se emitió un fotón por cada mil millones de electrones.
"Esta es la primera vez que se observa electroluminiscencia en las uniones CNT-molécula-CNT, ", dijo el coautor Ralph Krupke de Karlsruhe of Technology y DFG Center for Functional Nanotructures PhysOrg.com . Señaló que, en 2004, Polla, et al., observó electroluminiscencia de una molécula en una configuración de microscopio de túnel de barrido.
"En nuestra opinión, el mayor significado es que logramos formar un dispositivo rígido de estado sólido al integrar una estructura de abajo hacia arriba, la molécula, en una estructura de arriba hacia abajo, la brecha CNT, ”Dijo. “Por lo tanto, tuvimos que controlar las dimensiones críticas y la molécula tuvo que adaptarse para permitir la emisión de luz bajo polarización de voltaje. Es más, desde el punto de vista de la electrónica molecular, es la primera vez que su firma óptica confirma la presencia de la molécula en el hueco ”.
En la actualidad, los científicos están fabricando variaciones de este dispositivo utilizando diferentes moléculas que emiten luz en diferentes longitudes de onda. Los resultados del estudio muestran que los nanotubos de carbono podrían tener una variedad de aplicaciones en electrónica molecular.
"La electrónica molecular tiene como objetivo la comprensión fundamental del transporte de carga a través de moléculas y está motivada por la visión de circuitos moleculares para permitir minúsculas, ordenadores potentes y energéticamente eficientes, —Dijo Krupke. “Nuestro resultado es importante para la ciencia fundamental, pero también agrega a la visión de la electrónica molecular un componente optoelectrónico, es decir., el desarrollo de componentes optoelectrónicos sobre la base de moléculas individuales ".
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