Ledje gemaakt van slechts één molecuul

Het klinkt onnozel, een lampje bouwen dat je niet kunt zien. Toch is dat wat Franse wetenschappers hebben gedaan. Ze maakten een ledlampje van slechts één molecuul (Physical Review Letters, 28 januari). Wetenschappelijk gezien interessant, maar door zijn extreem lage lichtopbrengst geen praktisch wonder.

De onderzoekers spanden een langgerekt molecuul polythiofeen tussen een goudlaagje en de naald van een scanning tunneling microscope. Door stroom door dit 5 nanometer lange draadje te jagen, werden elektronen in het molecuul aangeslagen en zonden bij terugval licht uit. Precies zoals polythiofeen zijn werk doet in normale ledjes, zij het op grote schaal. „En dat is bijzonder, want de fysica van zo’n enkel molecuul zou heel anders moeten zijn dan het bulkmateriaal”, zegt Guillaume Schull van het Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg, hoofdauteur van het artikel. „We hadden verwacht dat de ophanging van het molecuul de lichtgevende eigenschappen verstoort.”

Dat het toch lukte, schrijft Schull toe aan de relatief lange nanodraden die hij gebruikte, waardoor de lichtgevende eigenschappen in het midden van de draad – ver van de elektroden – weer hersteld worden. De draad bleek nog een karakteristieke eigenschap van een led te hebben: het doorlaten van stroom in slechts één richting. En daarmee slaagt het definitief voor de titel light emitting diode, oftewel led. De onderzoekers schrijven dat met deze opstelling voor het eerst getest kon worden hoe een enkel molecuul licht uitzendt als gevolg van een elektronenstroom.

Hoogleraar Erik Bakkers van de Technische Universiteit Eindhoven is onder de indruk. „Het onderzoek is knap gedaan”, zegt hij. De luminescentie meten van een enkel molecuul is wel eerder gedaan met polymeren die plat op een vlak liggen, maar dat maakte het lastig om vast te stellen dat de emissie uit slechts een molecuul komt, aldus Bakkers. „Met deze opstelling weet je dat absoluut zeker.”

Schull speculeert in het artikel verder over het praktisch nut van zijn minuscule ledjes. Zo zouden ze gebruikt kunnen worden om informatie op een chip uit te wisselen. Efficiënt en supersnel. Schull: „Als we ooit computers maken die via licht communiceren, dan zou dit het molecuul kunnen zijn dat die klus klaart.”