Una unión de ruptura es un dispositivo electrónico que consta de dos alambres de metal separados por un espacio muy delgado, del orden del espacio interatómico (menos de un nanómetro ). Esto se puede hacer separando físicamente los cables o mediante grabado químico o electromigración . [1] A medida que el cable se rompe, la separación entre los electrodos se puede controlar indirectamente al monitorear la resistencia eléctrica de la unión.
Después de que se forma el espacio, su ancho a menudo se puede controlar doblando el sustrato sobre el que se encuentran los contactos metálicos. El espacio se puede controlar con una precisión de picómetros . [2]
Un trazo típico de conductancia versus tiempo durante el proceso de ruptura (la conductancia es simplemente la corriente dividida por el sesgo de voltaje aplicado) muestra dos regímenes. El primero es un régimen en el que la unión de ruptura comprende un contacto de punto cuántico . En este régimen, la conductancia disminuye en pasos iguales al cuanto de conductancia. que se expresa a través de la carga del electrón (- e ) y la constante de Planck . El cuanto de conductancia tiene un valor de 7,74 × 10 −5 siemens, lo que corresponde a un aumento de resistencia de aproximadamente 12,9 kΩ. Estas disminuciones escalonadas se interpretan como el resultado de una disminución, a medida que los electrodos se separan, en el número de hebras de metal de un solo átomo de ancho que forman un puente entre los dos electrodos, cada hebra tiene una conductancia igual al cuanto de conductancia. A medida que se tira del cable, el cuello se vuelve más delgado con menos hebras atómicas en él. Cada vez que el cuello se reconfigura, lo que ocurre abruptamente, se puede observar una disminución escalonada de la conductancia. Esta imagen inferida de la medición de corriente ha sido confirmada por imágenes TEM "in situ" del proceso de rotura combinado con la medición de corriente. [3] [4]
En un segundo régimen, cuando el cable se separa más, la conductancia colapsa a valores menores que el cuanto de conductancia. Esto se conoce como el régimen de tunelización en el que los electrones hacen un túnel a través de vacíos entre los electrodos.
Usar
Las uniones rotas se utilizan para hacer contactos eléctricos para estudiar moléculas individuales. [2] [5] [6]
Referencias
Notas
- ^ "De la electrónica molecular a la proteónica: romper uniones para la detección de biomarcadores - IEEE Life Sciences" . Lifesciences.ieee.org. 2009-04-11. Archivado desde el original el 18 de octubre de 2011 . Consultado el 29 de noviembre de 2011 .
- ^ a b "Phys. Rev. Lett. 99, 026601 (2007): Sintonización del efecto Kondo con una rotura de unión controlable mecánicamente" . Prl.aps.org. Archivado desde el original el 23 de febrero de 2013 . Consultado el 29 de noviembre de 2011 .
- ^ H. Ohnishi, Y. Kondo y K. Takayanagi (1998). "Conductancia cuantificada a través de filas individuales de átomos de oro suspendidos". Naturaleza . 395 (6704): 780. Bibcode : 1998Natur.395..780O . doi : 10.1038 / 27399 . S2CID 4370395 .
- ^ V. Rodrigues, T. Fuhrer y D. Ugarte (2000). "Firma de la estructura atómica en la conductancia cuántica de nanocables de oro" . Cartas de revisión física . 85 (19): 4124–7. Código Bibliográfico : 2000PhRvL..85.4124R . doi : 10.1103 / PhysRevLett.85.4124 . PMID 11056640 .
- ^ "Uniones de rotura mecánica litográfica para mediciones de una sola molécula en vacío: posibilidades y limitaciones" . Iopscience.iop.org . Consultado el 29 de noviembre de 2011 .
- ^ "Phys. Rev. B 79, 081404 (2009): transporte de carga de sondeo en uniones de ruptura de una sola molécula mediante tunelización inelástica" . Prb.aps.org. Archivado desde el original el 13 de julio de 2012 . Consultado el 29 de noviembre de 2011 .