Tussen twee minuscule goudelektrodes kun je een geleidend draadje trekken dat slechts één molecuul dik is. Voor het onderzoek naar moleculaire elektronica kan dit uitgroeien tot een essentieel gereedschapje, suggereert een Zwitsers/Spaanse publicatie in Nature Communications.

Volgens de auteurs zit het grote voordeel van hun mechanically controllable break junction-techniek (MCBJ) in de reproduceerbaarheid. Je kunt de draadjes niet zien, maar ze ontstaan in 99 van de 100 gevallen en je weet precies hoe lang ze zijn.

Het geheim zit in het gebruik van een diisocyanaat (hier 1,4-benzeendiisocyanaat) als bouwsteen. Isocyanaatgroepen vertonen een zeer hoge affiniteit voor goudatomen. De punt van een nano-goudelektrode is maar een paar atomen dik. Hang je die in een oplossing van diisocyanaatmoleculen, dan hechten die zich er met één uiteinde aan - ze zijn te rigide om ook met hun andere uiteinde in de buurt van het goud te komen.

Heb je twee elektrodes die met de punten vlak bij elkaar zitten, dan kunnen de diisocyanaatmoleculen daar tussenin gaan zitten zodat de uiteinden zich elk aan een elektrode kunnen hechten. Aan de geleiding tussen beide elektrodes kun je aflezen dat dat daadwerkelijk gebeurt.

Trek je die elektrodes vervolgens verder uit elkaar dan een diisocyanaatmolecuul lang is, dan trekt een van beide uiteinden het goudatoom, dat diende als aanhechtingspunt, los van ‘zijn’ elektrode. Tussen dat goudatoom en het restant van die elektrode gaat vervolgens vanzelf een tweede diisocyanaat zitten. Vergroot je de afstand nog wat verder, dan komt er in 29 % van de gevallen een derde molecuul tussen - waarschijnlijk lukt het ook wel met een vierde, maar de proefopstelling liet niet toe om dat uit te proberen.

Het blijft een evenwichtsreactie: schuif je de elektrodes weer tegen elkaar, dan glippen de diisocyanaten er een voor een weer tussenuit.

Verlaag je de diisocyanaatconcentratie van de oplossing, dan wordt de kans kleiner dat draadjes ontstaan. Hetzelfde gebeurt wanneer je een diisocyanaat gebruikt met extra zijgroepen aan de aromaatring, die de mobiliteit verminderen.

bron: EMPA