Das Problem der massenproduzierten molekularen Verbindungen gelöst

Anonim

Nanogap-Elektroden, im Grunde genommen Paare von Elektroden mit einer Lücke zwischen den Nanometern, erregen Aufmerksamkeit als Gerüste, um Moleküle, die kleinsten stabilen Strukturen in der Natur, zu untersuchen, zu fühlen oder zu nutzen. Bisher wurde dies unter Verwendung der üblichen Methoden von mechanisch gesteuerten Bruchverbindungen, Rastertunnelmikroskop-basierten Bruchverbindungen oder elektromigrierten Bruchverbindungen realisiert. Diese Techniken sind jedoch aufgrund ihrer mangelnden Skalierbarkeit für Anwendungen nicht geeignet. Ein Team der TU Delft hat in Zusammenarbeit mit Forschern der Königlichen Technischen Hochschule (KTH) in Schweden einen neuartigen Weg zur Herstellung molekularer Verbindungen entwickelt.

Die Forscher begannen mit der Abscheidung eines dünnen Films aus sprödem Titannitrid (TiN) auf einem Siliziumwafer (siehe Abbildung). Danach konnten kleine Golddrähte auf dem spröden TiN abgeschieden werden. Die Forscher beobachteten, dass der TiN-Film aufgrund des Herstellungsprozesses unter einer hohen Restzugspannung steht. Beim Ablösen der Titannitridschicht von ihrem darunter liegenden Substrat durch einen Prozess, der als Freisetzungsätzung bezeichnet wird, bilden sich daher winzige Risse, um die Dehnung freizusetzen - ähnlich wie Risse, die sich manchmal in der Glasur von Keramik bilden.

Dieser Crack-Prozess ist der Schlüssel zur Herstellung der neuen Verbindung. Golddrähte, die über die Risse laufen, werden gestreckt und brechen schließlich. Die Lücken in den Golddrähten, die so erscheinen, sind so klein wie ein einzelnes Molekül. Zusätzlich können die Abmessungen dieser Übergänge durch Steuern der Dehnung in TiN unter Verwendung herkömmlicher Mikrofabrikationstechnologie gesteuert werden. Darüber hinaus gelang es den Forschern, einzelne Moleküle mit den Goldlücken zu verbinden, um ihre elektrische Leitfähigkeit zu messen.

Diese neuartige Technologie könnte verwendet werden, um molekulare Verbindungen in einer skalierbaren Art und Weise zu erzeugen - wodurch Millionen von ihnen parallel hergestellt werden können. Die Methodik kann auch auf andere Materialklassen ausgeweitet werden, indem Gold durch ein beliebiges Elektrodenmaterial ersetzt wird, das interessante elektrische, chemische und plasmonische Eigenschaften für Anwendungen in der molekularen Elektronik und Spintronik, Nanoplasmik und Biosensorik aufweist.

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