Electrodos Nanogap, básicamente pares de electrodos con un espacio de tamaño nanométrico entre ellos, atraen la atención como andamios para estudiar, sentido, o aprovechar las moléculas, las estructuras estables más pequeñas que se encuentran en la naturaleza. Hasta aquí, esto se ha logrado utilizando los métodos comunes de uniones de rotura controladas mecánicamente, escaneo de uniones de rotura basadas en microscopía de tunelización, o uniones rotas electromigradas. Estas técnicas, sin embargo, no son útiles para aplicaciones debido a su falta de escalabilidad. Un equipo de TU Delft, en colaboración con investigadores del KTH Royal Institute of Technology en Suecia, ha desarrollado una nueva forma de fabricar uniones moleculares.

Los investigadores comenzaron depositando una película delgada de nitruro de titanio quebradizo (TiN) en una oblea de silicio (ver figura). Después de eso, Se podrían depositar pequeños alambres de oro sobre el quebradizo TiN. Los investigadores observaron que la película de TiN está sometida a una alta tensión de tracción residual debido al proceso de fabricación. Como consecuencia, al separar la capa de nitruro de titanio de su sustrato subyacente mediante un proceso llamado grabado de liberación, Se forman pequeñas grietas para liberar la tensión, similares a las grietas que a veces se forman en el acristalamiento de la cerámica.

Este proceso de agrietamiento es la clave del nuevo método de fabricación de uniones. Los alambres de oro que atraviesan las grietas se estiran y eventualmente se rompen. Los huecos en los alambres de oro que aparecen así son tan pequeños como una sola molécula. Además, las dimensiones de estas uniones se pueden controlar controlando la deformación en TiN utilizando tecnología de microfabricación convencional. Es más, los investigadores lograron unir moléculas individuales a los alambres de oro separados para medir su conductancia eléctrica.

Esta nueva tecnología podría utilizarse para producir uniones moleculares de forma escalable, lo que permitiría fabricar millones de ellas en paralelo. La metodología también se puede extender a otras clases de materiales sustituyendo el oro con cualquier material de electrodo que exhiba características eléctricas interesantes, químico, y propiedades plasmónicas para aplicaciones en electrónica molecular y espintrónica, nanoplásmicos, y biodetección.