Углеродная электроника: малые связи с большим влиянием

Наноструктуры на основе углерода, такие как нанотрубки, листы графена и наноленты, являются уникальными стандартными компонентами.

Все они демонстрируют универсальные наномеханические и наноэлектронные свойства. Эти материалы являются многообещающими кандидатами на применение в наномасштабных устройствах, в областях применения от преобразования энергии до наноэлектронных транзисторов. Хорошая связь между углеродными и металлическими материалами имеет основное значение в эффективности наноустройств.

Химическая природа контактных проводников весьма важна, поскольку она влияет на электронные свойства и геометрию контакта. Влияние этих двух аспектов на транспортные свойства связаны, и ученые исследовали данные параметры контактов, сокращенных до предела отдельных атомов.

Исследователи использовали прототип молекулы на основе углерода, состоящей из 60 атомов углерода, упорядоченных в сферу, которую можно рассматривать как решетку графена, свернутую в крошечный шарик. Ученые во главе с Гильемом Шуллом прикрепили указанную молекулу к вершине чрезвычайно тонкой металлической иглы сканирующего туннельного микроскопа. Затем иглу осторожно приблизили к отдельным атомам металла с разной химической природой до формирования отчетливой связи. Одновременно измеряя электрический ток, проходящий через данные соединения, ученые сумели заключить, какой из отдельных металлических атомов передает заряд углеродной молекуле с наибольшей эффективностью.

Крупномасштабные компьютерные симуляции выявили неожиданный аспект данных чрезвычайно малых соединений: их электрические и механические свойство фактически являются представителями намного более крупных материалов на основе углерода.

Результаты работы, опубликованные в издании Nature Communications, закладывают основы обнаружения высокоэффективных контактов в ближайшем будущем. Исследование прокладывает путь для анализа огромного количества различных видов металлов, позволяя произвести систематическую классификацию их способностей инъецировать электроны в электронные устройства на основе углерода.