Uuriti üksikute polümeeriahelate elektrijuhtivust.
Üheks oluliseks eesmärgiks nanotehnoloogias on üksikutest molekulidest elektrijuhtide loomine, et neid juba keerukamates elektriskeemides nanojuhtmetena kasutada. Selle juures on möödapääsmatuks eelduseks hästi tunda üksikute molekulide elektrilisi omadusi. Varem on elektron-tunnelmikroskoobi abil mõõdetud juhtivast materjalist alusele kinnitunud üksikute fullereenimolekulide elektrijuhtivust [2]. Fullereenimolekulid on paraku pallikujulised ja ehk
 |
| Dibromofluoreeni struktuur (A) ja tunnelmikroskoobi pilt (B). Pikad ahelad tekkisid niisuguste molekulide jätkamisel. Pilt: Science |
mitte kõige sobilikumad piklike ühenduskanalite loomiseks. Teine oluline meetod kasutab nanomõõtmeis metallniiti, mis venitatakse pooleks ja seejärel mõõdetakse juhtivust katkenud otste vahel sobivas keskkonnas [3]. Nii saadud tulemused on paraku statistilist laadi, sest mõõdetavad molekulid paiknevad elektroodide vahel juhuslikult ja elektrijuhtivus muutub sellest.
Ajakirja Science värskes numbris tutvustatakse uut meetodit, mis võimaldab tuvastada mitte üksnes pikkade molekulide elektrijuhtivust, vaid selle sõltuvust molekuli pikkusest. Eksperimendis sadestati kullast alusplaadile dibromofluoreeni monomeere ja kuumutati plaati seejärel 5 minutit 520 Kelvini juures. Kuumutamise tulemusel lahkusid broomi aatomid ja monomeerid ühinesid pikkadeks polümeeriahelaiks (vt. joonist). Niisuguseid ahelaid tõsteti ükshaaval tunnelmikroskoobi teraviku abil justnagu maas lamavaid köiejuppe. Tõstmise käigus mõõdeti pidevalt voolu läbi molekuliahela ja nii leitigi voolutugevuse sõltuvus rippuva molekuliosa pikkusest. Ilmnes, et voolutugevus kahaneb ahela pikenedes eksponentsiaalselt, kusjuures vastaval graafikul on äratuntavad üksikute monomeeride pinnalt eraldumisega seotud jõnksud umbes iga 10Å järel. Pikimad ahelad, mille korral õnnestus mõõtmisi teostada, olid 20nm pikkused.
Allikad:
1. Science 27 February 2009: Conductance of a Single Conjugated Polymer as a Continuous Function of Its Length
2. Phys. Rev. Lett. 74: Electronic Transparence of a Single C60 Molecule
3. Science 10 October 1997:
Toimetas Erik Randla