As visões do que podemos fazer com a eletrônica do futuro dependem de encontrar maneiras de ir além das capacidades dos condutores de silício. O campo experimental da eletrônica molecular é pensado para representar um caminho a seguir, e o trabalho recente no KTH pode permitir a produção escalonável de eletrodos em nanoescala necessários para explorar moléculas e explorar seu comportamento como materiais eletrônicos potencialmente valiosos.

Uma equipe do Departamento de Micro e Nanosistemas da KTH testou recentemente uma técnica para formar milhões de junções moleculares em nanoescala viáveis ​​- pares extremamente pequenos de eletrodos com uma lacuna do tamanho de um nanômetro entre eles, onde as moléculas podem ser capturadas e sondadas. Os resultados foram publicados em Nature Communications .

Os pesquisadores do KTH relataram que, com um wafer de 100 mm de diâmetro de materiais finos, eles podem produzir até 20 milhões de eletrodos em cinco horas, usando filme de ouro sobre um material quebradiço que forma rachaduras. Além disso, trabalhando com o laboratório van der Zant em TU Delft, a equipe capturou e estudou uma molécula de referência amplamente utilizada no espaço nanométrico entre os eletrodos para garantir que o método de fabricação não impedisse a formação de junções moleculares.

Shyamprasad Natarajan Raja, um dos co-autores, afirma que este método de "junção de quebra definida por fenda" oferece um avanço para o impasse da produção escalonável de estruturas que poderiam um dia permitir dispositivos eletrônicos feitos de moléculas únicas.

A chave é produzir lacunas que possibilitem um fenômeno chamado tunelamento, em que os elétrons superam a quebra de um circuito. Uma junção de quebra tem uma lacuna do tamanho de alguns átomos, que interrompe o fluxo de elétrons através dele. Contudo, porque a lacuna é tão pequena, elétrons com energia suficiente ainda podem pular por essa extensão. Elétrons em túnel sustentam uma corrente pequena, mas mensurável, que é extremamente sensível ao tamanho da lacuna - e à presença de nanoobjetos dentro dela.

"Break junctions são os melhores meios disponíveis para tornar as moléculas individuais parte de um circuito eletrônico maior que pode sondar moléculas, "Raja diz. Eles também poderiam um dia habilitar detectores ultrassensíveis de alta velocidade usando tunelamento quântico, ele diz.
Contudo, junções de quebra de túnel são produzidas uma lacuna de cada vez, que tem sido um grande obstáculo no desenvolvimento de qualquer aplicação envolvendo junções de túneis fora de um laboratório de pesquisa, "Raja diz.

O método começa com o uso de fotolitografia para padronizar uma pilha de ouro sobre nitreto de titânio (TiN). Esta pilha é definida em um wafer de silício, e as estruturas entalhadas que são formadas concentram a tensão. Então, quando o silício diretamente embaixo da pilha é removido (um processo chamado decapagem de liberação), minúsculas rachaduras se formam nos locais pré-determinados no TiN para liberar a tensão. Isso, por sua vez, deforma o ouro, esticando-o em fios atomicamente finos que percorrem essas rachaduras, que ao se romperem formam lacunas tão pequenas quanto uma molécula.

Raja diz que o método pode ser usado para outros materiais condutores, além de ouro, que oferecem eletricidade interessante, propriedades químicas e plasmônicas para aplicações em eletrônica molecular e spintrônica, nanoplasmonics and biosensing.