Elektor Team

Moleculen schakelen elektrische stroom

10 december 2013, 14:36
Moleculen schakelen elektrische stroom
Moleculen schakelen elektrische stroom

Een team van wetenschappers van onder andere de Universiteit Leiden en de Rijksuniversiteit Groningen heeft experimenteel aangetoond dat moleculen bij kamertemperatuur als schakelaars voor elektrische stroom kunnen dienen. De onderliggende kwantummechanische schakeleigenschappen waren al bekend voor grotere structuren, maar dan alleen bij zeer lage temperaturen. Er is nu aangetoond dat dit effect bij moleculen van zo’n twee nanometer lang ook bij kamertemperatuur optreedt.

 

Het team maakte gebruik van zogenaamde kruisgeconjugeerde moleculen. Deze hebben een dubbele koolstof-zuurstofbinding symmetrisch rond het midden waardoor er twee mogelijke routes voor een elektron door het molecuul ontstaan. Het elektron dat zich als een golf gedraagt splitst zich op in verschillende golfjes die elk met hun eigen route door het kruisgeconjugeerde molecuul lopen. De golfjes ontmoeten elkaar weer aan het eind van het molecuul en als ze precies in tegenfase lopen heffen ze elkaar op. Er kunnen dan geen (of veel minder) elektronen door het molecuul lopen en de stroom wordt dus klein of nul.

Deze destructieve kwantuminterferentie kan worden aan- en uitgezet door de juiste chemische zijgroep te kiezen in het midden van het molecuul. Een zijarm met zuurstof (dubbele binding) zorgt voor destructieve interferentie en dus voor een slechtere geleiding; een zijarm met waterstof (enkele binding) geeft geen destructieve interferentie. Het verschil in geleiding tussen die twee bleek bij de experimenten opvallend groot: ongeveer een factor 100.

 

Omdat de stabiliteit nog een probleem vormt moet verder onderzoek uitwijzen of praktische elektrische toepassingen met deze moleculen als werkend element mogelijk zijn.

Reacties worden ingeladen...
gerelateerde items