Badanie przewodniości na poziomie pojedynczej cząsteczki
W ramach projektu "Badania na poziomie pojedynczych cząsteczek nad fotoprzewodnictwem fotosyntetycznych systemów molekularnych za pomocą pomiarów metodą SPM break-junction" (Photosyn-STM) przeanalizowano różne metodologie umożliwiające scharakteryzowanie połączeń elektrycznych metal-cząsteczka-metal i mechanizmów transportu ładunków. Do technologii tych należą techniki tunelowej mikroskopii skaningowej (STM break-junction). W początkowej fazie projektu naukowcy stworzyli nowe projekty budowy techniki STM break-junction w celu oceny nowatorskich mechanizmów elektrycznych dotyczących fotoprzewodnictwa oraz zwiększonej przewodniości elektrycznej w wyniku narażenia na działanie fotonów emitowanych przez promieniowanie elektromagnetyczne. Przy pomocy tych narzędzi zademonstrowano zachowanie się diodowego połączenia na poziomie pojedynczej cząsteczki, uzyskano efekt bramki elektrochemicznej do zastosowania w tranzystorach polowych (FET) oparty na pojedynczych cząsteczkach oraz zaprojektowano elektromechaniczne urządzenie na poziomie pojedynczej cząsteczki, które mechanicznie reguluje przepływ prądu. Uzyskano także wstępne dane dotyczące fotoemisji w pojedynczych cząsteczkach, związane ze wspomnianym zachowaniem diodowym. Naukowcom udało się wdrożyć dwie konfiguracje techniki STM break-junction i zbadać połączenia na poziomie pojedynczych cząsteczek oraz transport ładunków w systemach molekularnych o znaczeniu biologicznym. Dokonano charakterystyki transportu ładunków w połączeniach na poziomie pojedynczych cząsteczek przy pomocy białka redoks niebieskiej azuryny Cu, uzyskując pierwsze połączenie elektryczne na poziomie pojedynczej azuryny między dwiema metalicznymi elektrodami. Wyniki projektu Photosyn-STM mają duże znaczenie dla elektroniki molekularnej. Dalsze badania powinny utorować drogę do komercyjnego zastosowania nowej generacji urządzeń na poziomie pojedynczej cząsteczki.
