Forscher an der Arizona State University haben eine relativ einfache Methode zur Messung des elektrischen Widerstandes einzelner Moleküle entwickelt. Der Fortschritt, eine technische Errungenschaft in seiner Präzision und Wiederholgenauigkeit, verspricht einen enormen Einfluss auf dem aufstrebenden Gebiet der molekularen Elektronik. Die Forscher, Nongjian Tao, eine ASU Professor für Elektrotechnik, und sein Schüler Bingqian Xu, sagte ihre Methode überwindet drei heikle Fragen in den elektrischen Widerstand Messungen eines einzelnen Moleküls. "Was wir haben, ist eine Technik, die ein Molekül zwischen zwei Elektroden wird jedes Mal angebracht garantiert, wir können erkennen, wie viele Moleküle vorhanden sind, und wir können Tausende von Messungen in einer Angelegenheit von Minuten", sagte Tao. Tao und Xu veröffentlicht ihre Forschungsergebnisse in den 29 August Ausgabe der Zeitschrift Science. Das Papier trägt den Titel "Messung der einzelnen Moleküls Widerstand durch wiederholte Bildung von molekularen Verbindungen." Die Forderungen nach schnelleren elektronischen Bauelementen treiben Wissenschaftler neue Arten von elektronischen Schaltungen berücksichtigen die Ingenieure die physikalischen Grenzen der Schaltungen aus Silizium gebaut zu erreichen. Eine vielversprechende Alternative ist die molekulare Elektronik, bei denen einzelne Moleküle die Basis für elektronische Schaltungen werden würde. Fortschritte in der molekularen Elektronik wurden kontinuierlich in den letzten Jahren gemacht, sagte Tao, aber grundlegende Fragen bleiben, von denen eines, was ist der Widerstand eines einzelnen Moleküls ist? Messungen auf molekularer Ebene stellt verschiedene Probleme im Zusammenhang mit der Größe der Materialien getestet, sagte Tao. "Es gibt Techniken, die einige dieser Probleme umgehen kann, aber nicht alle von ihnen", sagte Tao. "Sie Sie, um den Widerstand eines einzelnen Moleküls zu bestimmen, ermöglichen aber einige werden nicht sagen, wie viele Moleküle gibt es (was von einigen wenigen bis tausenden Bereich), manche nicht immer einen guten Kontakt, um das Molekül zu machen die Messung und wieder andere haben nicht die Statistik gibt. Ours tut. " Tao und Xu machen die Messung der einzelnen Moleküls Widerstand durch wiederholtes bilden Tausende von molekularen Verbindungen, in denen die Moleküle direkt an zwei Elektroden angeschlossen sind. Sie führten diese Tests auf verschiedenen Molekülen mit zwei Enden, die Kunden mit Gold-Elektroden anhängen können. Die ASU-Forscher schaffen die molekulare Kontakte durch wiederholtes Verschieben einer Gold-Rastertunnelmikroskop Spitze in und aus dem Kontakt mit einem Gold-Substrat in eine Lösung mit der Probe-Molekül zu einem molekularen Übergang bilden. In der ersten Phase des Ziehens des Tip-Elektrode aus dem Kontakt mit dem Substrat-Elektrode, sinkt die Leitfähigkeit in einem schrittweise mit jedem Schritt auftretenden einem ganzzahligen Vielfachen von Leitwertquantums (1 über 12.900 Ohm). Die Leitwertquantums Schritte Signal, dass zwei Elektroden, die durch nur ein paar Gold Atomen und Molekülen verbunden sind. Weitere Ziehen bricht den letzten Goldatome und lässt die beiden Elektroden durch ein paar Moleküle verbunden. Diese späteren Zeitpunkt wird mit dem Erscheinen einer neuen Serie von Schritten, die Leitfähigkeit um viele Größenordnungen geringer als die Leitwertquantums werden und variieren von Molekül zu Molekül verbunden. "Unsere Idee ist recht einfach," Tao erklärt. "Aufgrund ihrer Einfachheit, kann es immer wieder gemacht werden und bieten eine Qualität der Daten, die in vielen anderen Versuchen gefehlt hat." Während der Messungen Minute, ihre Bedeutung kann enorm sein, sagte er. "Jetzt können Sie beginnen zu testen und zu verstehen, ein Molekül, bevor Sie ein Gerät zu bauen aus ihm heraus," Tao sagte. "Diese Technik bietet eine grundlegende Testplattform, die notwendig zum Aufwand des Aufbaus molekularen elektronischen Geräten ist." Arizona State hat mehrere andere Forscher, die wichtige Beiträge zur Lösung grundlegenden Elektronentransport Probleme in der molekularen Elektronik, darunter Professoren Stuart Lindsay und Otto Sankey in Physik und Astronomie gemacht haben; Devens Gust, Thomas Moore und Anna Moore in Chemie und Biochemie, und David Ferry in Elektrotechnik. |