Waarom twee bijna identieke moleculen niet even goed geleiden

Een team natuur- en scheikundigen van de Universiteit Leiden en de Rijksuniversiteit Groningen hebben laten zien hoe de kwantummechanische golffunctie moleculaire geleiding in de wielen kan rijden – zelfs bij kamertemperatuur. In een molecuul waar elektrongolven de kans krijgen destructief met elkaar te interfereren, loopt de geleiding sterk terug.

De onderzoekers verrichtten metingen aan een tweetal typen geïmmobiliseerde moleculaire stroomdraadjes, die wat betreft structuur op één essentieel punt van elkaar verschilden. In de zogenaamde kruisgeconjugeerde variant hebben elektronen de keus tussen een ’direct‘ stroompad of via een van twee ’armen‘; in de lineaire variant kunnen zij uitsluitend ’rechtdoor‘. De geleiding van de kruisgeconjugeerde moleculen is een factor honderd lager dan de lineaire, hetgeen valt te herleiden tot de golffuncties van de stroompaden langs de armen. Omdat die in tegenfase zijn, heffen ze elkaar op.

Een andere manier om tegen dit resultaat aan te kijken is dat de onderzoekers kwantuminterferentie aan en uit kunnen schakelen door de chemische structuur te veranderen. Helemaal spannend zou het natuurlijk zijn om met een niet-synthetische stimulus de geleidbaarheid aan en uit te kunnen schakelen. De onderzoekers hebben daarvoor al een kandidaat-molecuul gemaakt.