El transporte de electrones a través de una sola molécula ofrece una nueva tecnología muy prometedora para la producción de chips electrónicos. Sin embargo, es difícil establecer una buena conexión conductora entre la molécula y los contactos metálicos. Investigadores de la Fundación FOM, La Universidad Tecnológica de Delft y la Universidad de Leiden han descubierto un efecto que juega un papel importante en esto:las llamadas 'cargas de imagen' en los contactos metálicos influyen fuertemente en el transporte de electrones a través de la molécula. La conducción molecular puede diferir en varios órdenes de magnitud como resultado de esto.

Los líderes del grupo de trabajo de la FOM, el profesor Herre van der Zant y el profesor Jan van Ruitenbeek, publicaron estos resultados con su equipo en línea el 17 de marzo en la reconocida revista Nanotecnología de la naturaleza .

Electrónica molecular

Las moléculas son muy pequeñas y, por lo general, solo tienen un tamaño de varios nanómetros. Una sola molécula entre dos electrodos podría usarse como sensor altamente sensible o como transistor extremadamente pequeño. Sin embargo, el problema al desarrollar esta "electrónica molecular" es que es difícil hacer contacto eléctrico con una sola molécula. Esta investigación ha dado como resultado una mejor comprensión del comportamiento físico fundamental de moléculas individuales. Esto ha llevado a ideas para usar cargas de imágenes para realizar componentes moleculares electrónicos.

Alineación de niveles de energía

Las cargas de imagen ocurren en un metal debido a la proximidad de la carga, como el de una sola molécula. Las cargas de imagen en el metal, a su vez, influyen en los niveles de energía de la molécula. Ya se sabía que así es como las cargas de imagen juegan un papel importante en el transporte de carga a través de moléculas. Las cargas de la imagen pueden cambiar fuertemente la alineación de los niveles de energía molecular en comparación con los niveles de energía en el metal. Es así como provocan una conducción mejorada o disminuida. Ahora, por primera vez, los investigadores han descrito sistemáticamente este efecto para una sola molécula.

La combinación de experiencia hace posible la medición

Al combinar sus áreas únicas de especialización, Investigadores de Delft y Leiden desarrollaron conjuntamente una nueva técnica para medir la conducción molecular. El método se basa en la técnica de 'rotura de unión guiada mecánicamente', inventado por Van Ruitenbeek. En Delft, la técnica se ha ampliado incorporándola a un transistor. Esta técnica permite variar la distancia entre los electrodos y por tanto la proximidad de la molécula, de modo que se pueda influir en la carga de la imagen. Como resultado de esto, los investigadores adquirieron un control mecánico y eléctrico único sobre los niveles de energía de la molécula. Eso les permitió determinar y cuantificar experimentalmente el papel de las cargas de imagen.