p Cientistas da Universidade Aalto e da Universidade de Zurique conseguiram imagens diretas de como os elétrons interagem dentro de uma única molécula. p Compreender este tipo de efeitos eletrônicos em moléculas orgânicas é crucial para seu uso em aplicações optoeletrônicas, por exemplo, em diodos emissores de luz orgânicos (OLEDs), transistores de efeito de campo orgânico (OFETs) e células solares.

p Em seu artigo publicado em Física da Natureza , a equipe de pesquisa demonstra medições na molécula orgânica de cobalto ftalocianina (CoPC) que podem ser explicadas apenas levando-se em consideração como os elétrons da molécula interagem uns com os outros. CoPC é uma molécula comumente usada em dispositivos optoeletrônicos orgânicos. As interações elétron-elétron alteram sua condutividade, que está diretamente relacionado ao desempenho do dispositivo.

p O grupo de Física da Escala Atômica da Aalto University dirigido por Peter Liljeroth é especializado em microscopia de varredura por tunelamento (STM), que utiliza uma pequena corrente entre uma ponta de sonda afiada e uma amostra condutora para medir as propriedades estruturais e eletrônicas da superfície da amostra com resolução atômica. Nesse caso, eles usaram o STM para medir a corrente que passa por uma única molécula em uma superfície, injetando ou removendo elétrons em energias diferentes.

p Dentro da molécula, elétrons "vivos" nos chamados orbitais, que definem sua energia e a forma de sua função de onda mecânica quântica. Esses orbitais podem ser medidos registrando-se a corrente através da molécula em função da voltagem aplicada.

p Fabian Schulz, um pesquisador de pós-graduação no grupo de Liljeroth, ficou surpreso quando as medições nas moléculas CoPC não se encaixaram na interpretação convencional dos experimentos STM em moléculas individuais. "Vimos várias características adicionais na corrente registrada onde não deveria haver nenhuma de acordo com a interpretação usual desses chamados espectros de tunelamento", Schulz explica.

p Os experimentos foram realizados em moléculas de ftalocianina de cobalto (CoPC) depositadas em uma camada de nitreto de boro hexagonal de um átomo sobre uma superfície de irídio.

p Um colega da Aalto University e líder do grupo Quantum Many-Body Physics, Ari Harju, sugeriu que a chave para a compreensão dos resultados experimentais pode ser uma forma de interação elétron-elétron que geralmente é negligenciada na interpretação de tais experimentos. Em colaboração com Ari P. Seitsonen da Universidade de Zurique, Ari Harju e sua equipe calcularam as propriedades eletrônicas da molécula, incluindo efeitos de mecânica quântica que iam além dos métodos predominantes. Essa nova interpretação foi confirmada quando Liljeroth e sua equipe conseguiram comparar os orbitais moleculares medidos experimentalmente com as previsões da teoria. "Foi muito emocionante ver esse tipo de interação entre teoria e experimento", Liljeroth comenta.

p Ari Harju conclui:"A prova de que tal teoricamente previu, efeitos exóticos podem ser observados experimentalmente é um passo importante na compreensão de como a corrente é transportada através de moléculas individuais e conjuntos moleculares. "