Methylchloridemoleculen kunnen helemaal uit zichzelf een kaarsrechte keten vormen op een siliciumkristal. Dat opent perspectieven voor de nano-elektronica, zo schrijven Canadese onderzoekers in Nature Chemistry.

Het werkt alleen op één bepaald kristalvlak, dat bekend staat als Si(100). Dat vlak kenmerkt zich door rijtjes dimeren van twee siliciumkernen. Daarbij liggen telkens twee dimeren (dus in totaal vier kernen) vlak naast elkaar, waarna de afstand tot het volgende paar dimeren net wat groter is.

Uit eerder onderzoek was al bekend dat je één zo’n dimeer chemisch kunt openbreken door er bijvoorbeeld een fluorkern mee te laten reageren. De binding van het direct daarnaast liggende dimeer wordt daardoor zó sterk uit evenwicht gebracht dat zij zich bijna als een vrij radicaal gaat gedragen, met als gevolg dat zich er onmiddellijk óók een fluoratoom aan hecht. Maar daarmee houdt het op: het volgende dimeerpaar ligt te ver weg om er iets van te merken.

De oplossing blijkt nu te zijn om CH3Cl te gebruiken. Dat molecuul is zó veel groter dan F2 of Cl2, dat het de kloof van 7,7 Angstrom tussen twee dimeerparen kan overbruggen. De ene helft reageert met het ene dimeerpaar en de andere helft met het volgende paar. Beide paren gaan zich daardoor als vrije radicalen gedragen, klaar voor de landing van een volgend CH3Cl-molecuul.

Het resultaat is dat zich op het Si(100)-vlak in zeer korte tijd een kaarsrecht rijtje CH3Cl-moleculen vormt dat in beide richtingen steeds langer wordt. Het stopt pas wanneer de rij een onregelmatigheid in het kristalrooster tegenkomt.

Zowel theoretische berekeningen als experimentele metingen met STM-microscopie bevestigen dat het echt zo werkt.

De onderzoekers zijn zich er van bewust dat het nut van een rijtje CH3Cl-moleculen op een siliciumoppervlak tamelijk gering is, maar ze hopen dat het assemblageprincipe ook werkt met moleculen waar je wél wat aan hebt.

bron: University of Toronto

Onderwerpen