Electron transport through single gold atoms and hydrogen molecules switching on the atomic scale

Abstract Het ultieme doel van de nanotechnologie is het beheersen en toepasbaar maken van de processen die plaats vinden op de atomaire schaal. Wellicht is het in de toekomst zelfs mogelijk om moleculen te gebruiken voor het kleiner en krachtiger maken van elektronica. Het is onduidelijk of het zover gaat komen, er is eerst nog onderzoek nodig naar de interacties tussen moleculen en atomen. Zo beschrijft dit proefschrift een nieuwe methode om goudatomen te ordenen. Door een gouddraadje op een gecontroleerde manier veelvuldig te breken en weer aan elkaar te maken, worden de goudatomen gerangschikt in de meest stevige toestand. Het uiteinde van het draadje heeft nu een piramideachtige vorm, waarbij de punt bestaat uit een enkel goud atoom. Met dit model systeem kan men de sterke bindingskrachten onderzoeken tussen atomen. Zo presenteren we de kleinste mechanische schakelaar ooit, waarbij slechts een enkel goudatoom wordt gebruikt voor het maken van het contact. Verder hebben we een nieuw soort elektronische schakelaar gevonden, gebaseerd op enkele waterstofmoleculen. Deze moleculen zitten gevangen tussen twee draadjes. Door nu een stroompje te laten lopen door zo’n contact gaan de waterstofmoleculen vibreren tussen de draadjes (als het aanslaan van een gitaarsnaar). In deze nieuwe toestand heeft het geheel een lagere weerstand dan wanneer de moleculen stilstaan. Door nu gebruik te maken van elektrische spanningspulsen kunnen de moleculen wel of niet in beweging worden gezet, en kan de schakelaar AAN of UIT worden gezet. Dit proces geeft nieuwe inzichten in de wereld op atomaire schaal, en is een nieuwe stap op weg naar het gebruik van moleculen als functionele bouwelementen voor de elektronica van de toekomst.