Nanoestruturas à base de carbono, como nanotubos, folhas de grafeno, e as nanofitas são blocos de construção exclusivos que mostram propriedades nanomecânicas e nanoeletrônicas versáteis. Esses materiais que são ordenados em nanoescala, isso é, na dimensão de um milionésimo de milímetro, são candidatos promissores para imaginar aplicações em dispositivos em nanoescala, variando de conversão de energia a transistores nanoeletrônicos. Uma boa conexão entre materiais à base de carbono e terminais metálicos externos é de grande importância no desempenho de nanodispositivos, um aspecto onde um passo importante foi superado por pesquisadores da UPV / EHU, DIPC e CNRS estudando contatos de nanoestruturas de carbono com átomos de diferentes naturezas químicas.

A natureza química dos terminais de contato é de grande importância, pois afeta as propriedades eletrônicas e a geometria do contato. O impacto desses dois aspectos nas propriedades de transporte são emaranhados e este grupo estudou esses dois parâmetros para contatos reduzidos ao limite de átomos individuais, pois para grandes estruturas é um desafio abordá-los separadamente.

Em estreita colaboração, os pesquisadores usaram um protótipo de molécula baseada em carbono feita de 60 átomos de carbono dispostos em uma esfera que pode ser vista como uma folha de grafeno enrolada em uma pequena bola. A equipe experimental em Estrasburgo liderada por Guillaume Schull, anexou esta molécula ao ápice de uma agulha de metal extremamente pequena de um microscópio de tunelamento. A agulha terminada em molécula foi então cautelosamente abordada em átomos metálicos individuais de natureza química diferente até a formação de uma conexão robusta. Medindo simultaneamente a corrente elétrica que passa por essas conexões, eles poderiam deduzir qual átomo metálico individual está injetando cargas na molécula feita de carbono com a maior eficiência.

Simulações de computador em grande escala realizadas pela equipe teórica em San Sebastian liderada por Thomas Frederiksen, Professor Pesquisador Ikerbasque no DIPC, revelou um aspecto fascinante e inesperado dessas conexões extremamente minúsculas:suas propriedades elétricas e mecânicas são de fato representativas para materiais à base de carbono muito maiores.

Esses resultados, publicado na prestigiosa revista Nature Communications , definir as bases para encontrar contatos extremamente eficientes em um futuro próximo. O estudo abre caminho para sondar um grande número de espécies metálicas diferentes (bem como ligas minúsculas feitas de dois ou três átomos metálicos diferentes), permitindo uma classificação sistemática de suas habilidades de injetar elétrons em dispositivos eletrônicos baseados em carbono emergentes.