Romper la unión

Dispositivo electrónico que consta de dos cables.

Una unión de ruptura es un dispositivo electrónico que consta de dos cables metálicos separados por un espacio muy fino, del orden del espaciamiento 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 monitoreando la resistencia eléctrica de la unión.

Una vez formado el espacio, su ancho puede controlarse a menudo doblando el sustrato sobre el que se encuentran los contactos metálicos. El espacio puede controlarse con una precisión de picómetros . ^[2]

Una típica traza de conductancia versus tiempo durante el proceso de ruptura (la conductancia es simplemente la corriente dividida por la polarización de voltaje aplicada) muestra dos regímenes. El primero es un régimen donde la unión de ruptura comprende un punto de contacto cuántico . En este régimen, la conductancia disminuye en pasos iguales al quantum de conductancia que se expresa a través de la carga del electrón (− e ) y la constante de Planck . El quantum de conductancia tiene un valor de ${\displaystyle G_{Q}=2e^{2}/h}$ ${\displaystyle h}$7,74 × 10 ⁻⁵ siemens, lo que corresponde a un aumento de la resistencia de aproximadamente 12,9 kΩ. Estas disminuciones graduales se interpretan como el resultado de una disminución, a medida que se separan los electrodos, en el número de hebras metálicas de un solo átomo de ancho que forman un puente entre los dos electrodos, cada hebra tiene una conductancia igual al quantum de conductancia. A medida que se tira del cable, el cuello se vuelve más delgado y tiene menos hebras atómicas. Cada vez que el cuello se reconfigura, lo que sucede de manera abrupta, se puede observar una disminución gradual de la conductancia. Esta imagen inferida a partir de la medición de corriente se ha confirmado mediante imágenes TEM "in situ" del proceso de ruptura combinadas con la medición de corriente. ^{[3] [4]}

En un segundo régimen, cuando el cable se separa aún más, la conductancia colapsa a valores inferiores al quantum de conductancia. Esto se conoce como régimen de efecto túnel , en el que los electrones atraviesan el vacío entre los electrodos.

Usar

Las uniones de ruptura se utilizan para hacer contactos eléctricos para estudiar moléculas individuales. ^{[2] [5] [6]}

Referencias

Notas

1. "De la electrónica molecular a la proteónica: uniones de ruptura para la detección de biomarcadores - IEEE Life Sciences". IEEE . 2009-04-11. Archivado desde el original el 2011-10-18 . Consultado el 2011-11-29 .
2. "Phys. Rev. Lett. 99, 026601 (2007): Ajuste del efecto Kondo con una unión de ruptura controlable mecánicamente". Prl.aps.org. Archivado desde el original el 23 de febrero de 2013. Consultado el 29 de noviembre de 2011 .
3. H. Ohnishi, Y. Kondo y K. Takayanagi (1998). "Conductancia cuantificada a través de filas individuales de átomos de oro suspendidos". Nature . 395 (6704): 780. Bibcode :1998Natur.395..780O. doi :10.1038/27399. S2CID  4370395.
4. V. Rodrigues, T. Fuhrer y D. Ugarte (2000). "Firma de la estructura atómica en la conductancia cuántica de nanocables de oro". Physical Review Letters . 85 (19): 4124–7. Bibcode :2000PhRvL..85.4124R. doi :10.1103/PhysRevLett.85.4124. PMID  11056640.
5. "Uniones de ruptura mecánica litográfica para mediciones de moléculas individuales en vacío: posibilidades y limitaciones". Iopscience.iop.org . Consultado el 29 de noviembre de 2011 .
6. "Phys. Rev. B 79, 081404 (2009): Sondeo del transporte de carga en uniones de ruptura de moléculas individuales mediante tunelización inelástica". Prb.aps.org. Archivado desde el original el 13 de julio de 2012. Consultado el 29 de noviembre de 2011 .