Grafeenista elektrodit molekyylielektroniikalle

Kansainvälinen tutkijaryhmä Bernin yliopiston ja National Physical Laboratoryn (NPL) johdolla on paljastanut uuden tavan virittää seuraavan sukupolven molekyylielektronisten laitteiden toiminnallisuutta grafeenin avulla.

Pyrittäessä hyödyntämään yksittäisiä molekyylejä elektroniikan rakenneosina suurin este on vakaiden kontaktien puute molekyylien ja metallien välillä. Tämä kansainvälinen tutkijaryhmä on nyt osoittanut vakautta usean kerroksen grafeenipohjaisille molekyylielektronisille rakenteille aina yhden molekyylin tasolle asti.

Tiettyjen molekyylien adsorptio grafeenipohjaisissa elektronisissa laitteissa mahdollistaa laitteen toimintojen virittämisen, pääasiassa muuttamalla sen sähköistä resistanssia.

Grafiitille kovalenttisesti sitoutuneilla molekyyleillä on yksi hyvin määritelty johtavuus ja se tuottaa kontaktit, joilla on ennennäkemätön vakaus huoneenlämmössä.

Tulokset osoittavat yksimolekyylisen johtavuuden voimakasta esiohjauksen riippuvuutta, joka vaihtelee enemmän kuin yhden suuruusluokan verran jopa pienillä biasjännitteillä ja osoittaa päinvastaisia tasasuuntauksen käyttäytymistä kovalenttisille ja ei-kovalenttisille kontakteille.

"Huomasimme, että molekyylien kemiallisen kontaktin huolellisella suunnittelulla grafeenimateriaaleihin voimme virittää niiden toiminnallisuutta. Meidän yhden molekyylin diodit osoittivat, että sähkövirran tasasuuntausta voidaan todellakin vaihtaa muuttamalla kunkin molekyylin kemiallisen kontaktin luonnetta".

"Olemme varmoja, että havainnot ovat merkittävä askel kohti molekyylielektronisien laitteiden käytännön hyödyntämistä," toteavat tutkijat Bernin yliopiston tiedotteessa.

Havainnot auttavat tutkijoita myös elektrokatalyysin ja energian muuntamisen tutkimuksessa suunnitella grafeeni/molekyyli rajapintoja kokeellisissa järjestelmissä tehostamassa katalyyttiä tai laitteita.