p Uma equipe internacional de pesquisadores liderada pelo National Physical Laboratory (NPL) e pela Universidade de Berna revelou uma nova maneira de ajustar a funcionalidade de dispositivos eletrônicos moleculares de próxima geração usando grafeno. Os resultados podem ser explorados para desenvolver menores, dispositivos de alto desempenho para uso em uma variedade de aplicações, incluindo detecção molecular, eletrônica flexível, e conversão e armazenamento de energia, bem como configurações de medição robustas para padrões de resistência. p O campo da eletrônica molecular em nanoescala visa explorar moléculas individuais como blocos de construção para dispositivos eletrônicos, para melhorar a funcionalidade e permitir que os desenvolvedores atinjam um nível sem precedentes de miniaturização e controle de dispositivos. O principal obstáculo que impede o progresso neste campo é a ausência de contatos estáveis ​​entre as moléculas e os metais usados ​​que podem operar em temperatura ambiente e fornecer resultados reproduzíveis.

p O grafeno possui não apenas excelente estabilidade mecânica, mas também propriedades condutoras térmicas e eletrônicas excepcionalmente altas, tornando o emergente material 2-D muito atraente para uma variedade de aplicações possíveis em eletrônica molecular.

p Uma equipe de experimentalistas da Universidade de Berna e teóricos do NPL (Reino Unido) e da Universidade do País Basco (UPV / EHU, Espanha), com a ajuda de colaboradores da Chuo University (Japão), demonstraram a estabilidade de dispositivos eletrônicos moleculares baseados em grafeno multicamadas até o limite de uma única molécula.

p As evidências, relatado no jornal Avanços da Ciência , representam uma mudança importante no desenvolvimento da eletrônica molecular baseada em grafeno, com as propriedades reproduzíveis dos contatos covalentes entre as moléculas e o grafeno (mesmo em temperatura ambiente), superando as limitações das atuais tecnologias de ponta baseadas em metais de cunhagem.

p Conectando moléculas individuais

p A adsorção de moléculas específicas em dispositivos eletrônicos à base de grafeno permite que a funcionalidade do dispositivo seja ajustada, principalmente pela modificação de sua resistência elétrica. Contudo, é difícil relacionar as propriedades gerais do dispositivo às propriedades das moléculas individuais adsorvidas, uma vez que as quantidades médias não podem identificar variações possivelmente grandes na superfície do grafeno.

p Dr. Alexander Rudnev e Dr. Veerabhadrarao Kaliginedi, do Departamento de Química e Bioquímica da Universidade de Berna, realizaram medições da corrente elétrica fluindo através de moléculas individuais ligadas a grafite ou eletrodos de grafeno multicamadas usando uma técnica experimental de baixo ruído exclusiva, o que lhes permitiu resolver essas variações molécula a molécula.

p Orientado pelos cálculos teóricos do Dr. Ivan Rungger (NPL) e Dr. Andrea Droghetti (UPV / EHU), eles demonstraram que as variações na superfície do grafite são muito pequenas e que a natureza do contato químico de uma molécula com a camada superior de grafeno dita a funcionalidade dos dispositivos eletrônicos de uma única molécula.

p "Descobrimos que, ao projetar cuidadosamente o contato químico das moléculas com materiais à base de grafeno, podemos ajustar sua funcionalidade, "disse o Dr. Rungger." Nossos diodos de molécula única mostraram que a direção de retificação da corrente elétrica pode ser de fato trocada mudando a natureza do contato químico de cada molécula, "acrescentou o Dr. Rudnev.

p "Estamos confiantes de que nossas descobertas representam um passo significativo em direção à exploração prática de dispositivos eletrônicos moleculares, e esperamos uma mudança significativa na direção do campo de pesquisa seguindo nosso caminho de ligação química estável à temperatura ambiente, "resumiu o Dr. Kaliginedi.

p As descobertas também ajudarão os pesquisadores que trabalham com eletrocatálise e pesquisa de conversão de energia a projetar interfaces de grafeno / molécula em seus sistemas experimentais para melhorar a eficiência do catalisador ou dispositivo.