Pour la première fois, les scientifiques ont observé l'électroluminescence d'une molécule logée dans un espace entre les nanotubes de carbone. Crédit image :Institut de technologie de Karlsruhe.
(PhysOrg.com) - Une seule molécule reliant un nanotube de carbone à paroi unique (CNT) "cassé" est à peine visible à travers un puissant microscope électronique à balayage, mais le système assemblé avec précision peut agir comme un dispositif électronique fonctionnel à semi-conducteurs. Ces jonctions CNT-molécule-CNT n'ont été développées que ces dernières années, et mesurer leurs caractéristiques optiques a été une tâche difficile. Dans une nouvelle étude, des scientifiques ont observé pour la première fois que la molécule entre les nanotubes peut émettre de la lumière grâce à un courant électrique qui la traverse, un phénomène appelé électroluminescence.
Dans leur étude, les scientifiques Christoph W. Marquardt du Karlsruhe Institute of Technology à Karlsruhe, Allemagne, et coauteurs de l'Université de Bâle à Bâle, La Suisse; l'Université d'économie de Poznan à Poznan, Pologne; et le DFG Center for Functional Nanostructures à Karlsruhe, Allemagne, ont publié leur étude dans un récent numéro de Nature Nanotechnologie .
Comme les scientifiques l'ont expliqué, les nanotubes de carbone contiennent une paire d'électrodes métalliques. Par panne électrique, les scientifiques pourraient créer un espace de quelques nanomètres entre les électrodes. La position et la taille de l'espace inférieur à 10 nm devaient être contrôlées avec une précision à l'échelle nanométrique afin de permettre un courant. Les chercheurs ont ensuite assemblé une molécule ayant une structure en forme de tige de 6 nm de long et des caractéristiques électriques qui lui ont permis d'être piégée électrostatiquement dans l'espace, complétant le "circuit" entre les électrodes. Ils ont prédit que l'espace entre les électrodes ne pourrait héberger plus d'une à trois de ces molécules.
Lors de l'application d'une tension aux électrodes, les scientifiques ont observé des points lumineux d'électroluminescence, et ils pouvaient contrôler l'électroluminescence en allumant et éteignant la tension. Les scientifiques ont pu déterminer que la lumière provenait de la molécule entre les électrodes en superposant une image capturée précédemment avec un éclairage externe. Les chercheurs ont observé un petit point lumineux entre les électrodes dans 6 des 20 dispositifs CNT-molécule-CNT. Ils ont calculé que, en moyenne, un photon a été émis pour 1 milliard d'électrons.
"C'est la première fois que l'électroluminescence est observée à partir de jonctions CNT-molécule-CNT, " Le coauteur Ralph Krupke du Karlsruhe of Technology et du DFG Center for Functional Nanostructures a déclaré PhysOrg.com . Il a noté que, en 2004, Dong, et al., électroluminescence observée à partir d'une molécule dans une configuration de microscope à effet tunnel.
« À notre avis, la plus grande importance est que nous avons réussi à former un dispositif à semi-conducteurs rigide en intégrant une structure ascendante, la molécule, dans une structure descendante, l'écart CNT, " a-t-il dit. « De ce fait, nous devions contrôler les dimensions critiques et la molécule devait être adaptée pour permettre l'émission de lumière sous polarisation de tension. Par ailleurs, d'un point de vue électronique moléculaire, c'est la première fois que la présence de la molécule dans le gap est confirmée par sa signature optique.
Actuellement, les scientifiques fabriquent des variantes de cet appareil en utilisant différentes molécules qui émettent de la lumière à différentes longueurs d'onde. Les résultats de l'étude montrent que les nanotubes de carbone pourraient avoir diverses applications en électronique moléculaire.
"L'électronique moléculaire vise la compréhension fondamentale du transport de charges à travers les molécules et est motivée par la vision des circuits moléculaires pour permettre de minuscules, des ordinateurs puissants et économes en énergie, ", a déclaré Krupke. « Notre résultat est important pour la science fondamentale mais il ajoute aussi à la vision de l'électronique moléculaire un composant optoélectronique, c'est à dire., le développement de composants optoélectroniques sur la base de molécules uniques."
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