Les nanostructures à base de carbone telles que les nanotubes, feuilles de graphène, et les nanorubans sont des blocs de construction uniques présentant des propriétés nanomécaniques et nanoélectroniques polyvalentes. Ces matériaux qui sont ordonnés à l'échelle nanométrique, C'est, dans la dimension d'un millionième de millimètre, sont des candidats prometteurs pour envisager des applications dans des dispositifs nanométriques, allant de la conversion d'énergie aux transistors nano-électroniques. Une bonne connexion entre les matériaux à base de carbone et les fils métalliques externes est d'une importance majeure dans les performances des nanodispositifs, un aspect où une étape importante a été franchie par les chercheurs de l'UPV/EHU, DIPC et CNRS en étudiant les contacts de nanostructures de carbone avec des atomes de nature chimique différente.

La nature chimique des conducteurs de contact est d'une importance majeure car elle affecte les propriétés électroniques et la géométrie du contact. L'impact de ces deux aspects sur les propriétés de transport est intriqué et ce groupe a étudié ces deux paramètres pour des contacts réduits à la limite des atomes individuels car pour les grandes structures, il est difficile de les traiter séparément.

En étroite collaboration, les chercheurs ont utilisé un prototype de molécule à base de carbone composée de 60 atomes de carbone disposés dans une sphère qui peut être considérée comme une feuille de graphène roulée en une minuscule boule. L'équipe expérimentale de Strasbourg dirigée par Guillaume Schull, attaché cette molécule à l'apex d'une aiguille métallique extrêmement petite d'un microscope à effet tunnel. L'aiguille à terminaison moléculaire a ensuite été approchée avec précaution d'atomes métalliques individuels de nature chimique différente jusqu'à la formation d'une connexion robuste. En mesurant simultanément le courant électrique traversant ces connexions, ils pourraient en déduire lequel des atomes métalliques individuels injecte des charges à la molécule de carbone avec la plus grande efficacité.

Simulations informatiques à grande échelle réalisées par l'équipe théorique de Saint-Sébastien dirigée par Thomas Frederiksen, Professeur de recherche Ikerbasque au DIPC, a révélé un aspect fascinant et inattendu de ces connexions extrêmement minuscules :leurs propriétés électriques et mécaniques sont en fait représentatives de matériaux à base de carbone beaucoup plus gros.

Ces résultats, publié dans la prestigieuse revue Communication Nature , poser les bases pour trouver des contacts extrêmement efficaces dans un avenir proche. L'étude ouvre la voie à sonder un grand nombre d'espèces métalliques différentes (ainsi que de minuscules alliages constitués de deux ou trois atomes métalliques différents), permettant une classification systématique de leurs capacités à injecter des électrons dans les dispositifs électroniques émergents à base de carbone.