Een onderzoeksteam van het Karlsruher Institut für Technologie heeft een bijdrage geleverd aan de ontwikkeling van nieuwe elektronische componenten op basis van individuele moleculen. Het gaat om een proces waarin op maat gemaakte moleculen met een fluorescerende kern tussen twee koolstof nanobuisjes-elektroden worden geplaatst en elektrisch worden aangestuurd. Als bewijs voor deze moleculaire elektro-luminescentie dient de spectroscopische vingerafdruk van het molecuul.
De moleculaire elektronica houdt zich bezig met ladingtransport door moleculen. Het doel op de lange termijn is de ontwikkeling van moleculaire schakelkringen voor krachtige computers die zuinig omspringen met energie. Het onderzoek bewijst dat individuele, vast gekoppelde moleculen kunnen worden gestimuleerd om licht te geven. In het fundamenteel onderzoek is dit een belangrijk gegeven voor de visie op de moleculaire elektronica en elektronische componenten.
Voor de onderzoekers was het een uitdaging om de zogenaamde bottom-up structuur (moleculen) te integreren in de top-down structuur (elektroden) en tevens de kritische afmetingen te beheersen. Voor ladingtransport en lichtemissies moeten de elektronische en optische eigenschappen van moleculen en nanobuiselektroden op elkaar afgestemd te zijn.
De synthetisch opgebouwde, 7,5 nm lange staafvormige moleculen met een optisch actieve kern en de speciaal geconstrueerde koolstof nanobuisjes voldeden aan deze eisen. Gecontroleerde oxidatie door stroominductie maakte het dr mogelijk om nanobuiselektroden met een minuscule elektroden afstand (< 10 nm) te creëren. De gevoelige moleculen worden dan door middel van diëlektrophorese (een vorm van veldinductie voor zelforganisatie) tussen de nanobuiselektroden afgescheiden.
Speciale ankergroepen aan het einde van de moleculen zorgen voor voldoende stabiliteit van de contacten tussen nanobuisjes en moleculen. Wordt de spanning van enkele volts aangelegd op zo’n contact, dan licht het molecuul op. Met behulp van een gevoelige microscoopconstructie konden de onderzoekers dit licht detecteren en bewijzen dat het werd uitgezonden vanuit de kern van het molecuul.
