(PhysOrg.com) - Uma única molécula ligando um nanotubo de carbono de parede única (CNT) "quebrado" é quase invisível através de um poderoso microscópio eletrônico de varredura, mas o sistema montado com precisão pode atuar como um dispositivo eletrônico funcional de estado sólido. Essas junções CNT-molécula-CNT foram desenvolvidas apenas nos últimos anos, e medir suas características ópticas tem sido uma tarefa difícil. Em um novo estudo, os cientistas observaram pela primeira vez que a molécula entre os nanotubos pode emitir luz devido à passagem de uma corrente elétrica por ela, um fenômeno chamado eletroluminescência.

Em seu estudo, cientistas Christoph W. Marquardt do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe em Karlsruhe, Alemanha, e co-autores da Universidade de Basel em Basel, Suíça; a Poznan University of Economics em Poznan, Polônia; e o Centro DFG para Nanoestruturas Funcionais em Karlsruhe, Alemanha, publicaram seu estudo em uma edição recente da Nature Nanotechnology .

Como os cientistas explicaram, os nanotubos de carbono contêm um par de eletrodos metálicos. Por meio de pane elétrica, os cientistas poderiam criar um intervalo de apenas alguns nanômetros entre os eletrodos. A posição da lacuna e o tamanho de menos de 10 nm tiveram que ser controlados com precisão em nanoescala para permitir uma corrente. Os pesquisadores então montaram uma molécula com uma estrutura semelhante a uma haste de 6 nm de comprimento e características elétricas que permitiram que ela fosse eletrostaticamente presa na lacuna, completando o “circuito” entre os eletrodos. Eles previram que a lacuna do eletrodo não poderia hospedar mais do que uma a três dessas moléculas.

Ao aplicar uma tensão aos eletrodos, os cientistas observaram pontos brilhantes de eletroluminescência, e eles podiam controlar a eletroluminescência ligando e desligando a tensão. Os cientistas puderam determinar que a luz vinha da molécula entre os eletrodos sobrepondo uma imagem capturada anteriormente com iluminação externa. Os pesquisadores observaram um pequeno ponto brilhante entre os eletrodos em 6 dos 20 dispositivos CNT-molécula-CNT. Eles calcularam isso, na média, um fóton foi emitido por 1 bilhão de elétrons.

"Esta é a primeira vez que a eletroluminescência foi observada a partir de junções CNT-molécula-CNT, "disse o co-autor Ralph Krupke do Karlsruhe of Technology e DFG Center for Functional Nanostructures PhysOrg.com . Ele notou que, em 2004, Dong, et al., eletroluminescência observada de uma molécula em uma configuração de microscópio de tunelamento de varredura.

“Em nossa opinião, o maior significado é que conseguimos formar um dispositivo de estado sólido rígido, integrando uma estrutura de baixo para cima, a molécula, em uma estrutura de cima para baixo, a lacuna de CNT, Disse ele. “Assim, tivemos que controlar as dimensões críticas e a molécula teve que ser adaptada para permitir a emissão de luz sob polarização de voltagem. Além disso, do ponto de vista da eletrônica molecular, é a primeira vez que a presença da molécula na lacuna é confirmada por sua assinatura óptica. ”

Atualmente, os cientistas estão fabricando variações desse dispositivo usando diferentes moléculas que emitem luz em diferentes comprimentos de onda. Os resultados do estudo mostram que os nanotubos de carbono podem ter uma variedade de aplicações na eletrônica molecular.

"A eletrônica molecular visa a compreensão fundamental do transporte de carga através das moléculas e é motivada pela visão de circuitos moleculares para permitir o minúsculo, computadores poderosos e com baixo consumo de energia, ”Disse Krupke. “Nosso resultado é importante para a ciência fundamental, mas também adiciona à visão da eletrônica molecular um componente optoeletrônico, ou seja, o desenvolvimento de componentes optoeletrônicos com base em moléculas individuais. "

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