EXTREEM DUN LAAGJE BEÏNVLOEDT SCHAKELING IN ELEKTRONICA

Zelfs een laagje van maar één molecuul dik heeft al een meetbare invloed op de eigenschappen van een gewone elektronische schakeling. Dat laten David Cahen en zijn collega's van het Weizmann Instituut in Rehovoth, Israël deze week zien (Nature, 9 maart).

Zij brachten een mono-moleculaire laag aan op een kristal van de halfgeleider galliumarseen. Door daar weer heel voorzichtig een laagje goud boven op te leggen, werd een (tunnel)diode verkregen. Deze laat een elektrische stroom maar in één richting door, en alleen dan wanneer een zekere drempelspanning wordt overschreden. De waarde van deze spanning blijkt afhankelijk van de eigenschappen en atomaire samenstelling van het organische molecuul waar de tussenlaag uit is opgebouwd. Met behulp van een eenvoudig model konden de uitkomsten van de metingen zelfs worden voorspeld.

Deze ontdekking biedt nieuwe mogelijkheden voor het verwezenlijken van `moleculaire elektronica', schakelingen waarin alle elektronische componenten en de verbindende draden bestaan uit afzonderlijke moleculen. Zover is het echter nog niet. De meeste prototypes bevatten nog overgangen tussen moleculaire componenten en het (half)geleidende materiaal van een `gewone' schakeling. Dat brengt vaak onverwachte en onbegrepen fysische verschijnselen met zich mee.

Een ander probleem dat de realisatie van een volledig moleculaire schakeling in de weg staat is het feit dat de elektronische eigenschappen van afzonderlijke moleculen nog verre van goed begrepen zijn. Dat wordt mooi geïllustreerd door experimenten van onderzoekers van de universiteit van Berkeley aan buckytubes (Science, 10 maart). Hoewel de geleidingseigenschappen van deze koolstofbuisjes al op vele manieren zijn bestudeerd, was nog niet eerder waargenomen dat hun elektrische weerstand heel gevoelig is voor de aanwezigheid van zuurstof. Buisjes die zich aanvankelijk als halfgeleider gedroegen, hadden na blootstelling aan zuurstof uit de lucht veel meer weg van een metaal. Dat toont niet alleen aan dat conclusies van eerdere experimenten aan buckytubes nog eens kritisch moeten worden bekeken, maar vooral dat het nodig is om in de gaten te houden hoe de eigenschappen van deze veelbelovende moleculen zich houden onder dagelijkse omstandigheden.