Elektronik Mit Einzelnen Molekülen

Dr. Kasper Motte-Poulsen und Professor Thomas Bjørnholm, Nano--Wissenschaft Mitte, Universität von Kopenhagen, Dänemark
Entsprechender Autor: tb@nano.ku.dk

Einleitung

Einzelne Molekülelektronik ist ein Forschungsbereich, der auf die Studie der Elektronübertragung durch einzelne Moleküle sich konzentriert.

Eins der langfristigen Ziele ist, Einheiten mit den Funktionseinheiten zu entwickeln, die durch das einzelne Molekül definiert werden. Dieses ist die äußerste Grenze für Miniaturisierung der molekularen Elektronik.1

Während der letzten 10 -15 Jahre ist der Bereich auf grundlegendes Verständnis des Elektronentransports durch einzelne Moleküle und der Entwicklung der passenden Testumgebungen gerichtet worden.2-7

Die aktuellen Herausforderungen umfassen Entwicklung von Methoden für Integration von mehrfachen einzelnen Molekülbauteilen auf eine reproduzierbare Art. Steuern Sie, mit Atompräzision, der Schnittstellengeometrie zwischen Molekül und Elektrode ist eine Taste zum Erfolg in diesem Bereich.8

Selbst-Zusammengebaute Elektroden mit einem Einzelnen Molekül Enthalten?

Während der letzten Jahrzehnte ist top-down lithographischen Techniken enorm - aber trotz dieses - die Methoden sind noch weit weg von der Massenfälschung von Duplikaten von Elektrode nanogaps auf der nm-der Länge 1-2 Schuppe weiter entwickelt worden. Abstände mit einzelnen Molekülen in ihnen sind sogar härter zu fabrizieren.

Im Gegensatz zu top-down Fälschungstechniken beruhen Selbstbaumethoden auf dem Gebrauch von intermolekularen Kräften, die gewöhnlich ein die Unternm Länge Schuppe laufen lassen. In der Bemühung den Abstand zwischen der molekularen Längenschuppe und den Fähigkeiten der Lithographie der Oberseite unten füllen - Wissenschaftler in der Nano--Wissenschaft Mitte an der Universität von Kopenhagen haben eine Methode entwickelt, in der Goldelektroden von vormontierten Goldnanoparticlestartwerten für zufallsgenerator von Lösung basiertem Selbstbau gewachsen werden.9

In Kürze bezieht die Methode einen zweistufigen Prozess mit ein, in dem zuerst ein einzelnes Molekül verwendet wird, um zwei Nanoparticlestartwerte für zufallsgenerator zusammen zu verbinden, um Dimer zu bilden. Sofort werden Schritt, die Dimer einem Goldsalz, einem Tensid und einem milden Reduzierungsagens ausgesetzt. Am Recht klimatisiert die Reaktion den Goldnanoparticlestartwert für zufallsgenerator sich entwickelt zu nanorods Gold des einzelnen Kristalles des Formulars (Abbildung 1). Indem sie die Reaktionszustände justiert, kann die Länge der Gestänge von 20 bis 500 nm-Länge esteuert sein10 - eine Längenschuppe, die viel einfacher, mit top-down lithographischen Techniken in Kontakt zu bringen ist11. Ein attraktiver Aspekt dieser Methode ist, dass es möglicherweise möglich ist, mehrfache einzelne Moleküleinheiten zu fabrizieren.9

Abbildung 1. Chemisch gewachsene Gold-nanorods werden verwendet, um einzelnes Molekül in Kontakt zu bringen.9 Bild Höflichkeit von Titoo Jain

Gut Definierte Kontakte von der Chemischen Auslegung

Die Schnittstelle zwischen Metallelektroden und Molekül ist- von entscheidender Bedeutung für die Art des Elektronentransports durch einzelne Moleküle. Wenn die Kupplung zwischen Molekül und Elektrode stark ist - die Elektronen legen direkt durch das Molekül einen Tunnel an. Wenn die Kupplung schwach ist, ist der Elektronentransport ein zweistufiger Prozess, in dem das Elektron auf dem Molekül als Teil des Elektronentransports von der Quelle sich befindet, um Elektrode zu leeren. Der schwache verbundene Transport wird Coulombblockade genannt und kann verwendet werden, um einzelne Elektrontransistoren zu konstruieren.8, 12

In der Bemühung eine bessere Regelung entwickeln die Schnittstellengeometrie - die Wissenschaftler in der Nano--Wissenschaft Mitte an der Universität von Kopenhagen haben Moleküle konstruiert, die enthaltener Fullerene (C-60 Moleküle) in der Kontaktregion zwischen Elektrode und dem Molekül von Zinsen. Die Größe und die elektronische Zelle von Fullerene lässt ein größeres Kontaktgebiet und einen stabilen chemischen Kontakt zwischen Molekül und Elektrode und stabile Einheitsmaße folglich sogar bei Zimmertemperatur zulassen - zu.13

Abbildung 2. Schnittstelle zwischen Molekül und Elektroden unter Anwendung von dem Fullerene, der Gruppen verankert.13

Zusammenfassung

Während der letzten Jahrzehnte ist der Bereich der molekularen Elektronik auf grundlegendes Verständnis des Elektronentransports durch einzelne Moleküle und der Entwicklung der passenden Testumgebungen gerichtet worden. Diese Experimente haben ein Verständnis der faszinierenden Wechselwirkung zwischen Molekülstruktur, Stufen der molekularen Energie und Schnittstellengeometrie - alle Faktoren gefördert, die den Elektronentransport durch einzelne Moleküle bestimmen.8

Die Technologie ist noch weit weg vom In der Lage sein, mehrfache Einheiten mit einzelnen Molekülbauteilen zu fabrizieren. Die Entwicklung von neuen Molekülstrukturen mit gut definierterem Kontakt zwischen Molekül und electrode13 zusammen mit neuen Selbstbaumethoden sind wichtige Schritte hin zu zukünftiger Entwicklung von integrierten Einheiten mit mehrfachen einzelnen Molekülbauteilen.9, 11


Bezug

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Copyright AZoNano.com, Dr. Kasper Motte-Poulsen und Professor Thomas Bjørnholm (Nano--Wissenschaft Mitte, Universität von Kopenhagen)

Date Added: Nov 15, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:13

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