Quand les métaux nobles, comme l'or, sont traités avec un thiol aliphatique, comme l'alcanethiol, une monocouche uniforme - une couche d'une seule molécule en profondeur - s'auto-assemble à la surface. Chaque molécule individuelle peut conduire des électrons. Ce phénomène est intéressant car les molécules conductrices produisent des propriétés quantiques uniques qui pourraient potentiellement être utiles en électronique comme les transistors, interrupteurs supraconducteurs et capteurs de gaz.

Les tentatives pour mesurer le courant à travers cette mince couche de molécules ont donné des résultats variés. Des chercheurs d'Aix-Marseille Université en France ont développé un nouveau configuration mécanique stable pour mesurer la conductance à travers des molécules individuelles avec plus de succès. Les résultats sont publiés dans le Journal de physique appliquée , des éditions AIP.

"C'est vraiment une étude fondamentale concernant le comportement d'une ou de quelques molécules, " a déclaré Hubert Klein, maître de conférences à Aix-Marseille Université et co-auteur de l'article. "Les résultats fournissent de nouvelles idées aux personnes intéressées par ses applications dans les appareils électroniques."

Des études antérieures ont exploré les techniques de microscopie à effet tunnel et de rupture de jonction pour mesurer la conductance électrique à travers des molécules individuelles. Ces études antérieures ont mis en évidence l'importance de la température sur la conductance à travers la couche moléculaire. En raison des limites des conditions expérimentales, les résultats des deux techniques ont produit une large dispersion du courant mesuré.

Klein et son équipe ont développé une nouvelle technique qui s'appuie sur cette observation. Leur montage mécanique se compose d'un fil d'or cranté traité aux alcanethiol attaché à une plaque de pliage en bronze phosphoreux. À température ambiante, les molécules s'auto-organisent sur le fil d'or.

Selon Klein, la conception de cette étude résultait d'un projet précédent qui produisait une résolution de picomètre et nécessitait une configuration stable pour garantir que les électrodes ne dérivent pas à température ambiante. À la fois, il a poursuivi ses études d'observations de molécules uniques en utilisant des techniques de microscopie en champ proche.

« Nous avons donc naturellement eu l'idée d'appliquer notre nouveau dispositif sur mesure aux questions de conductance de molécule unique, ", a déclaré Klein.

En utilisant cette nouvelle configuration, l'équipe a pu mesurer l'évolution spontanée du courant au niveau de l'encoche le long du fil d'or entre deux électrodes métalliques. L'équipe a déterminé la conductance à travers une molécule individuelle en mesurant les sauts de courant de la connexion et de la déconnexion spontanées des molécules en contact avec les électrodes. La température a entraîné une "évolution temporelle" lorsque la contrainte mécanique n'agissait pas sur la molécule.

Les chercheurs reconnaissent que la conception mécanique de cette étude n'est pas nécessairement réalisable dans des conditions de laboratoire standard. Cependant, la stabilité de cette nouvelle approche ouvre des perspectives pour de nouvelles études sur les nanocontacts, et la dynamique et le transport des molécules à température ambiante.

"C'est passionnant de voir que nous avons accès au comportement d'objets nanométriques individuels à température ambiante, " a déclaré Klein. " C'est une grande récompense de voir les efforts de votre intuition devenir une réalité. "