Ученые из Японии синтезировали скрученные молекулярные провода толщиной в одну молекулу, которые могут проводить электричество с меньшим сопротивлением по сравнению с предыдущими устройствами. Органические проводники — это материалы на основе углерода. Современная наука добилась того, что теперь они могут проводить электричество. По сравнению с обычной кремниевой электроникой, органические проводники легче синтезировать, также из них можно сделать молекулярные провода.

Однако эти структуры страдают от пониженной электропроводности, что не позволяет использовать их в популярных массовых гаджетах. Группа исследователей из Института научных и промышленных исследований и Высшей школы инженерных наук в Университете Осаки разработала новый вид молекулярной проволоки, изготовленной из молекул олиготиофена с периодическими скручиваниями, которая может проводить электрический ток с меньшим сопротивлением.

Вид химическая структура периодически скрученных молекулярных проволок. / Изображение: Osaka University

Молекулярные нити состоят из молекул длиной в несколько нанометров, а таже имеют чередующиеся одинарные и двойные химические связи. Орбитали, которые электроны могут занимать вокруг атома или молекулы, можно локализовать или расширить в пространстве. В этом случае пи-орбитали отдельных атомов перекрываются, образуя большие «островки», между которыми могут прыгать электроны.

Поскольку электроны могут наиболее эффективно перемещаться между энергетически близкими уровнями, то флуктуации полимерной цепи могут создавать энергетические барьеры.

Подвижность зарядов и общая проводимость молекулярной проволоки может быть улучшена, если подвижность зарядов можно будет подавлять подобными колебаниями, – Ютака Иэ, первый автор исследования.

Команда обнаружила, что в целом создание более мелких энергетически близких островов максимизирует проводимость. Это исследование поможет улучшить проводимость нанопроволок, которые можно будет применять в широком спектре электронных устройств, таких как планшеты или компьютеры.