El área principal de mi investigación es el transporte electrónico en alambres moleculares conjugados de ADN usando junturas de ruptura controladas mecánicamente (MCBJ). Ha medido propiedades fundamentales de dispositivos de moléculas individuales, buscando entender la relación entre física, química e ingeniería a la escala nanométrica. El foco de esta investigación es la fabricación de circuitos con una o unas pocas moléculas, donde la estructura del circuito está definida con precisión atómica. Ha medido cómo se relaciona el transporte en esos dispositivos con la estructura molecular, cuál es la influencia de los contactos metálicos y enlaces ligantes y cuál es la influencia de estímulos externos tales como la luz y la compuerta. Estos experimentos proveen una comprensión más profunda de la física fundamental del transporte de carga, siendo además la base para adelantos tecnológicos en la escala nanométrica.

 

 

Mechanically Controllable Break Junction Technique (MCBJ)
La técnica MCBJ es una manera elegante de controlar el espacio entre dos electrodos metálicos con (10 picómetro) resolución subatómica. El diseño de la técnica MCBJ se presenta esquemáticamente en la figura. 2. La base es un substrato de bronce fosforoso, que tiene un cierto grado de flexibilidad. Encima de él se fabrica una fina capa aislante (poliamida). Después de esto se deposita una capa delgada de oro (80 nm). La película de oro se modela con la litografía de haz de electrones para formar una construcción muy estrecha con un cuello de alrededor de 100 nm. Al final de la película de poliamida es bajo-grabado al agua fuerte para producir una construcción que cuelga libremente. A continuación, el sustrato está doblado, por medio de un mecanismo de flexión de tres puntos que puede ser controlado con precisión micrométrica. Debido a la gran "factor de atenuación" mecánica de la separación de los electrodos, por lo tanto, se puede controlar con una precisión comparable a, o incluso mejor que la de STM.

CBJ técnica: a) Impresión artística de una sola molécula de tres - dispositivo terminal. b) Lay-out de la unión rotura mecánica controlable (MCBJ) establecido. c) Micrografía de un dispositivo MCBJ de tres terminales. d) Micrografía de un dispositivo MCBJ de dos terminales.

Al flexión del sustrato, se forma un hueco nanométricas entre los electrodos, que se puede ajustar mecánicamente y que es impresionantemente estable del orden de varias horas, incluso a temperatura ambiente. El diseño de la técnica se presenta en la Figura b.
El siguiente paso es el montaje de las moléculas en los electrodos. Esto se puede hacer mediante la disolución de las moléculas en un disolvente apropiado. Los grupos terminales tiol de las moléculas de ahora se unirán a los electrodos, y formarán una monocapa auto-ensamblado. Las uniones se abren en vacío y todos los experimentos están preformados en vacío a temperatura ambiente o criogénica (6K).
En contraste con otros métodos experimentales para estudiar el transporte de carga en una sola escala molecular, la técnica MCBJ nos permite estudiar tanto, la conductancia baja parcialidad en función del desplazamiento del electrodo (similar a STM técnica de unión de descanso) y realizada de corriente voltaje (IV) mediciones en diferentes separaciones de electrodos con el fin de obtener información espectroscópica en el régimen de tensión de polarización de ancho. Además podemos fabricar tres - dispositivos terminales con un electrodo de puerta adicional (c) que permite el ajuste electrostática de los niveles de energía de la unión molecular (similar a la plana dispositivo de tres terminales).
Esta combinación única es esencial para el estudio del transporte de carga en estructuralmente más complicada, pero más interesantes - moléculas funcionales, tales como las porfirinas.

 

Dispositivos electrónicos moleculares basados en diamante
El objetivo de este trabajo es investigar e implementar nuevas nanostrutures base del diamante de arriba hacia abajo con un sistema molecular de abajo hacia arriba para la futura solución no convencional en la opto-electrónica. Debido a su movilidad intrínseca portadora alta, mayor conductividad térmica de cualquier material, y de ancho de banda prohibida diamante potencialmente puede ofrecer un rendimiento excelente cuando se utiliza como la base para la alta frecuencia, de alta potencia y los dispositivos electrónicos de alta temperatura. Aquí, vamos a aprovechar algunas de estas propiedades excepcionales para desarrollar rutas alternativas en electrónica molecular. La ventaja de usar nanoelectrodos diamantes transparentes se combinan con los sistemas moleculares fotosensibles es para permitir la manipulación tanto eléctricos y ópticos. Además, la afinidad electrónica de diamante se puede ajustar mediante el control de su terminación superficie y moléculas orgánicas puede estar unido a través de unión CC químicamente estable, que son ventajosas para la transferencia de carga eficiente y aplicaciones robustas. Entre los aspectos atractivos uno es la incorporación de vacante centro de un solo color de nitrógeno (NV) entre el conductor o semiconductor nanoelectrodos de diamante con el fin de ajustar los cambios en el transporte de carga en la unión de una molécula.