Совместными усилиями ученых из США и России изучены свойства молекулярного диода
Друзья, с момента основания проекта прошло уже 20 лет и мы рады сообщать вам, что сайт, наконец, переехали на новую платформу.
Какое-то время продолжим трудится на общее благо по адресу
На новой платформе мы уделили особое внимание удобству поиска материалов.
Особенно рекомендуем познакомиться с работой рубрикатора.
Спасибо, ждём вас на N-N-N.ru
Совместная работа исследователей из США и России продемонстрировала возможность измерения диодных свойств единичной молекулы, а также возможность контроля ориентации молекулы между двумя электродами. Результаты являются важным шагом вперед в области молекулярной электроники.
Диоды играют роль электронных «запорных клапанов» для схем, позволяя току течь лишь в одном направлении, схемы на основе диодов применяют для преобразования переменного тока в постоянный. Исследователи полагают, что в рамках молекулярных электронных схем молекулы, играющие роль диодов, будут важными компонентами, поэтому важно убедиться в том, что диод ориентирован в правильном направлении.
Ранее для создания подобных диодов, отмечает участник работы Нунцзянь Тао (Nongjian Tao) из Университета штата Аризона, чаще всего использовались тонкие молекулярные пленки. При переходе к применению отдельных молекул специалистам предстояло решить две основные проблемы. Во-первых, необходимо было отыскать такую молекулу, которая формировала бы устойчивую связь с веществом электродов. Во-вторых, требовалось найти способ сориентировать молекулу заданным образом, поскольку физически симметричные соединения могут служить лишь резисторами, но никак не диодами.
Исмаэль Диез-Перес (Ismael Díez-Pérez) из Университета Аризоны, Иван Олейник (Ivan I. Oleynik) из Института физической химии РАН и соавторы изучили кандидат в диоды – асимметрическую линейную молекулу, состоящую из двух пиримидинильных циклов (электрононедостаточные), связанных с электроноизбыточным бифенильным фрагментом. В качестве образца для сравнения в экспериментах использовался симметричный тетрафенил.
Симметричная молекула (тетрафенил) может служить резистором, а несимметричная (бифенил-бипиримидинил) — диодом (иллюстрация авторов работы)
Для измерения диодных свойств молекулы исследователи закрепили каждый из ее концов на золотом электроде. Один из электродов представляет собой плоскую золотую поверхность, а другой – покрытый золотом щуп сканирующего туннельного микроскопа. Связывание молекулы с золотом осуществляли за счет тиольных групп. Для того, чтобы удостовериться в верной ориентации молекулы одну тиольную группу защищали цианоэтильной, а другую – триметилсилильной, поочередно снимая защиту и закрепляя молекулу сначала на одном, а потом на другом электроде.
Для того чтобы снять вольт-амперную характеристику диода, ученые изменяли расстояние между электродами и наблюдали за тем, как схема реагирует на эти изменения. Измерение силы тока с помощью щупа сканирующего туннельного микроскопа показало, что исследователям удалось добиться правильной ориентации молекулы, и то, что молекула обладает односторонней проводимостью, причем ток протекает от бипиримидинила к бифенилу.
Вольт-амперная характеристика молекулярного диода, снятая в вакуумной камере при температуре 10 К (иллюстрация авторов работы)
Исследователи также тщательно проанализировали механические и химические свойства молекул. «Устройства молекулярной электроники как точные аналоги кремниевых элементов меня мало интересуют», — заявляет г-н Тао. По мнению ученого, уникальные механические, оптические и электронные характеристики молекулярных устройств позволяют использовать их при создании схем, которые дополняют, а не заменяют собой традиционные полупроводниковые.
- Источник(и):
- Войдите на сайт для отправки комментариев
Своеобразный прорыв в этой области…