La fabricación de componentes electrónicos generalmente sigue un camino de arriba hacia abajo en laboratorios físicos especializados. Utilizando herramientas especiales de tallado en salas limpias, los científicos son capaces de fabricar estructuras que alcanzan solo unos pocos nanómetros. Sin embargo, la precisión atómica sigue siendo muy desafiante y generalmente requiere especialmicroscopios como un microscopio de fuerza atómica AFM o un microscopio de túnel de barrido STM. Los químicos, por otro lado, logran un recorrido de rutina: pueden sintetizar grandes cantidades de moléculas que son exactamente idénticas, pero sintetizando una sola molécula conLa precisión atómica y el monitoreo de este proceso de ensamblaje sigue siendo un desafío formidable.
Un equipo de investigación de Empa, la Universidad de Basilea y la Universidad de Oviedo ahora ha logrado hacer exactamente eso: los investigadores sintetizaron moléculas en forma de cadena entre dos puntas de oro microscópicamente pequeñas. Cada molécula se crea individualmente. Las propiedades de los resultadosLa molécula puede ser monitoreada y documentada en tiempo real durante la síntesis.
Micromanufactura entre puntas doradas
Anton Vladyka, Jan Overbeck y Mickael Perrin trabajan en el laboratorio "Transport at Nanoscale Interfaces" de Empa, dirigido por Michel Calame. Para sus experimentos, utilizaron una técnica llamada unión de rotura controlable mecánicamente MCBJ. Un puente de oro de solo unos pocos nanómetrosThin se estira lentamente en una solución de reactivo hasta que se rompe. Las moléculas individuales pueden adherirse a las puntas de fractura del nano-puente y experimentar reacciones químicas.
Los investigadores de Empa sumergieron las puntas de oro en una solución de 1,4-diisocianobenceno DICB, una molécula con fuertes dipolos eléctricos en ambos extremos. Estos extremos altamente cargados se unen fácilmente con átomos de oro. El resultado: cuando el puente se rompe, una molécula DICB separa los átomos de oro individuales del contacto y, por lo tanto, construye una cadena molecular. A cada molécula DICB le sigue un átomo de oro, seguido de otra molécula DICB, un átomo de oro, etc.
Alta tasa de éxito
Lo que es notable: el ensamblaje molecular no dependía de ninguna coincidencia, pero funcionaba de manera altamente reproducible, incluso a temperatura ambiente. Los investigadores abrieron y cerraron repetidamente el puente de oro para comprender mejor el proceso. En 99 de cada 100 ensayos, molecular idénticoSe formaron cadenas de oro y DICB. Al monitorear la conductividad eléctrica entre los contactos de oro, los investigadores incluso pudieron determinar la longitud de la cadena. Se pueden detectar hasta tres eslabones de cadena. Si se forman cuatro o más eslabones de cadena, la conductividades demasiado bajo y la molécula permanece invisible durante este experimento.
Base para análisis químicos y físicos
Este nuevo método permite a los investigadores producir moléculas conductoras de la electricidad como especímenes únicos y caracterizarlas usando una variedad de métodos. Esto abre posibilidades completamente nuevas para cambiar las propiedades eléctricas de moléculas individuales directamente "in situ" y ajustarlascon precisión atómica. Esto se considera un paso crucial hacia una mayor miniaturización de los componentes electrónicos. Al mismo tiempo, ofrece una visión profunda de los procesos de transporte a nivel atómico ". Para descubrir nuevas propiedades en ensamblajes moleculares, primero debemos sercapaz de construir estas estructuras moleculares de manera reproducible ", dice Michel Calame." Esto es exactamente lo que hemos logrado ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorios federales suizos de ciencia y tecnología de materiales EMPA . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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