p Os circuitos tornaram-se menores, deixando os computadores caberem na palma da sua mão, mas e se os circuitos pudessem ser tão pequenos quanto moléculas? Para criar tais circuitos, os cientistas precisam de diodos moleculares que permitem que a corrente viaje em uma direção, mas não outro. Os diodos à base de carbono são promissores, mas eles são sensíveis ao seu ambiente. Eles não funcionam bem quando se encaixam em dispositivos práticos. Os cientistas reestruturaram o diodo separando a região do tubo de elétrons, feito de uma única camada de pentaceno, dos eletrodos metálicos. O buffer é uma camada fina de pequenas bolas de carbono, ou fulerenos. O novo diodo é 1, 000 vezes mais eficaz na condução de corrente em uma direção do que na outra. p Os cientistas identificaram o mecanismo Schottky molecular que permite que o diodo conduza eletricidade em uma direção e não na outra. Este mecanismo pode provar ser uma característica geral de tais sistemas moleculares, e a capacidade de projetá-lo por meio da adição de uma camada fina pode ter implicações para a eletrônica de base molecular de produção em massa e inovações em células solares e certos fotovoltaicos orgânicos.

p Mais de quarenta anos após a proposta original de diodos moleculares orgânicos, o desempenho elétrico de tais dispositivos permanece várias ordens de magnitude abaixo de seus equivalentes inorgânicos. A principal razão é que as moléculas são muito sensíveis ao seu ambiente imediato, de modo que muitas de suas propriedades elétricas intrínsecas desejáveis ​​são perdidas quando integradas em dispositivos reais. Este trabalho supera tais problemas ao desacoplar a região do dispositivo ativo feito de uma monocamada de pentaceno dos eletrodos metálicos usando uma camada tampão feita de fulerenos metalizados (C60).

p As interações inerentemente fracas entre C60 e pentaceno e o forte acoplamento de C60 com cobre levam a um sistema que lembra um diodo Schottky de 2 moléculas de espessura, com uma retificação de corrente comparável aos melhores desempenhos no campo de diodos moleculares. Essas descobertas abrem a possibilidade de engenharia de comportamento elétrico não linear em escala nanométrica em optoeletrônica orgânica e fotovoltaica. Os recursos de microscopia de varredura por tunelamento no Center for Nanoscale Materials (CNM) com preparação de superfície sob vácuo ultra-alto foram essenciais para construir e caracterizar esses sistemas automontados em escala atômica. Com esta estrutura determinada experimentalmente, cálculos no cluster de computação de alto desempenho do CNM desvendaram a estrutura eletrônica e o mecanismo de transporte da heterojunção.