ASU-Forscher Messen den Elektrischen Widerstand von Einzelnen Molekülen - Neue Technologie

Forscher an der Staat Arizona-Universität haben eine verhältnismäßig Geradeausmethode für das Messen des elektrischen Widerstands der einzelnen Moleküle entwickelt. Der Fortschritt, eine technische Leistung im Hinblick auf seine Präzision und Wiederholbarkeit, verspricht, eine enorme Auswirkung auf den sprießenden Bereich der molekularen Elektronik zu haben.

Die Forscher, Nongjian Tao, ein Elektrotechnikprofessor ASU und sein Student Bingqian Xu, sagten, dass ihre Methode drei heikle Fragen in den Maßen des elektrischen Widerstands eines einzelnen Moleküls ausgleicht.

„Was wir haben, eine Technik ist, die Garantien ein Molekül zwischen zwei Elektroden jedes Mal befestigt wird; wir können kennzeichnen, wieviele Moleküle anwesend sind; und wir können Tausenden Maßin minutenschnelle tun,“ Tao sagte.

Tao und Xu veröffentlichten ihre Forschung in der Ausgabe Am 29. August der Wissenschaftszeitschrift. Das Papier wird betitelt „Maß des einzelnen Molekülwiderstands durch wiederholte Entstehung von molekularen Kreuzungen.“

Nachfragen nach schnelleren elektronischen Geräten drücken Wissenschaftler, um neue Typen von elektronischen Schaltungen zu betrachten, während Ingenieure die körperlichen Grenzen auf die Schaltungen erreichen, die vom Silikon aufgebaut werden. Eine viel versprechende Alternative ist molekulare Elektronik, in der einzelne Moleküle die Basis für elektronische Schaltungen sein würden.

Fortschritte in der molekularen Elektronik sind ständig in den letzten Jahren gemacht worden, sagte Tao, aber grundlegende Fragen bleiben, von denen eine ist, was der Widerstand eines einzelnen Moleküls ist?

Die Herstellung von Maßen auf einer molekularen Stufe stellt einige Probleme dar, die auf der Größe der Materialien in Verbindung gestanden werden, die geprüft werden, sagte Tao.

„Es gibt Techniken, die einige dieser Probleme handhaben können, aber nicht alle,“ sagte Tao. „Sie erlauben Ihnen, den Widerstand eines einzelnen Moleküls zu bestimmen, aber einige erklären Ihnen nicht, wieviele Moleküle dort sind (welches von einigen bis zu Tausenden reichen könnte), einige nicht immer haben einen richtigen Kontakt zum Molekül, zum des Maßes zu machen und noch haben andere nicht die Statistiken dort. Unsere tut.“

Tao und Xu machen das Maß vom einzelnen Molekülwiderstand, indem sie wiederholt Tausenden der molekularen Kreuzungen bilden, in denen die Moleküle direkt an zwei Elektroden angeschlossen werden. Sie führten diese Prüfungen auf verschiedenen Molekülen mit zwei Enden durch, die zu den Goldelektroden stark befestigen können.

Die ASU-Forscher erstellen die molekularen Kreuzungen, indem sie wiederholt eine Goldscannentunnelbau-Mikroskopspitze in und aus Kontakt heraus mit einer Goldsubstratfläche in einer Lösung verschieben, die das Beispielmolekül enthält, um eine molekulare Kreuzung zu bilden.

Während der Anfangsstufe des Ziehens der Spitzenelektrode aus Kontakt mit der Substratflächenelektrode heraus, verringert sich die Leitfähigkeit auf eine schrittweise Form mit jedem Schritt, der an einem ganzzahligen des Leitfähigkeitsquantums auftritt (1 über 12.900 Ohm). Die Leitfähigkeitsquantumsschritte signalisieren, dass zwei Elektroden durch bloß einige Goldatome und -moleküle angeschlossen werden. Das Weitere Ziehen bricht die letzten Goldatome und verlässt die zwei Elektroden angeschlossen durch einige Moleküle.

Dieser späte Zeitpunkt ist mit dem Auftreten einer neuen Serie Leitfähigkeitsschritte, die viele Größenordnungen niedriger sind, als das Leitfähigkeitsquantum verbunden und schwankt von Molekül zu Molekül.

„Unsere Idee ist,“ Tao erklärte ziemlich Geradeaus. „Wegen seiner Einfachheit, kann sie wiederholt getan werden und eine Qualität von Daten zur Verfügung stellen, die hat gefehlt in vielen anderen Experimenten.“

Während die gemachten Maße Protokoll sind, könnte ihre Bedeutung enorm sein, sagte er.

„Jetzt können Sie beginnen zu prüfen und ein Molekül verstehen, bevor Sie eine Einheit aus ihr heraus aufbauen,“ sagte Tao. „Diese Technik liefert eine grundlegende Prüfungsplattform, die ist notwendig in Richtung zur Bemühung des Aufbauens von molekularen elektronischen Geräten.“

Staat Arizona hat einige andere Forscher, die wichtige Beiträge zum Lösen von grundlegenden Elektronentransportproblemen in der molekularen Elektronik, einschließlich Professoren Stuart Lindsay und Otto Sankey in der Physik und in der Astronomie gemacht haben; Devens-Böe, Thomas Moore und Anna Moore in der Chemie und in der Biochemie; und David-Fähre in der Elektrotechnik.

Am 29. August 2003 Bekannt gegebenth

Date Added: Nov 20, 2003 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 12. June 2013 01:48

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