Electrónica Con las Únicas Moléculas

Polilla-Poulsen y Profesor Thomas Bjørnholm, Centro de la Nano-Ciencia, Universidad del Dr. Kasper de Copenhague, Dinamarca
Autor Correspondiente: tb@nano.ku.dk

Introducción

La Única electrónica de la molécula es un campo de la investigación que se centra en el estudio de la transferencia del electrón a través de las únicas moléculas.

Una de las metas a largo plazo es desarrollar los dispositivos con las unidades funcionales definidas por la única molécula. Éste es el límite final para la miniaturización de la electrónica molecular.1

Durante los 10 -15 años pasados el campo se ha centrado en la comprensión básica del transporte del electrón a través de las únicas moléculas y del revelado de bancos de pruebas apropiados.2-7

Los retos actuales incluyen el revelado de los métodos para la integración de los únicos componentes múltiples de la molécula en una manera reproductiva. Controle, con la precisión del átomo, de las geometrías del interfaz entre la molécula y el electrodo es un clave al éxito en esta área.8

¿Electrodos Uno mismo-Ensamblados con una Única Molécula Incorporada?

Durante las décadas pasadas, las técnicas litográficas de arriba hacia abajo enormemente se han refinado - pero a pesar de esto - los métodos siguen siendo lejos de la fabricación en masa de copias idénticas de los nanogaps del electrodo en la escala del nanómetro de longitud 1-2. Las Separaciones con las únicas moléculas en ellas son incluso más duras de fabricar.

En contraste con técnicas de arriba hacia abajo de la fabricación, los métodos del ensamblaje del uno mismo confían en el uso de las fuerzas intermoleculares que operatorio típicamente conectado la escala del sub-nanómetro de longitud. En un intento por llenar el vacío entre la escala molecular de la longitud y las capacidades de la litografía de la parte superior hacia abajo - el científico en el Centro de la Nano-Ciencia en la Universidad de Copenhague ha desarrollado un método donde los electrodos del oro son crecidos de los gérmenes premontados del nanoparticle del oro por el uno mismo-ensamblaje basado solución.9

En resumen, el método implica un proceso de dos etapas donde primero una única molécula se utiliza para conectar dos gérmenes del nanoparticle juntos para formar los dimeros. En un segundo paso de progresión, los dimeros se exponen a una sal del oro, a un tensioactivador y a un agente suave de la reducción. En la derecha la reacción condiciona el germen del nanoparticle del oro vendrá los nanorods del oro del único cristal del formulario (Cuadro 1). Sintonizando las condiciones de la reacción, la longitud de las varillas puede ser controlada a partir del 20 a 500 longitudes del nanómetro10 - una escala de la longitud que sea mucho más fácil de hacer contacto con con técnicas litográficas de arriba hacia abajo11. Un aspecto atractivo de este método es que puede ser posible fabricar los únicos dispositivos múltiples de la molécula.9

El Cuadro 1. nanorods Químicamente crecidos del oro se utiliza para hacer contacto con la única molécula.9 Cortesía de Imagen de Titoo Jain

Contactos Bien Definidos del Diseño Químico

El interfaz entre los electrodos del metal y la molécula es de importancia suprema para la naturaleza del transporte del electrón a través de las únicas moléculas. Si el acoplamiento entre la molécula y el electrodo es fuerte - los electrones hacen un túnel directamente a través de la molécula. Si el acoplamiento es débil, el transporte del electrón es un proceso de dos etapas donde el electrón residirá en la molécula como parte del transporte del electrón de la fuente para drenar el electrodo. El transporte acoplado débil se llama bloqueo de Coulomb y se puede utilizar para construir los únicos transistores del electrón.8, 12

En un intento por desarrollar un mejor mando la geometría del interfaz - los Científicos en el Centro de la Nano-Ciencia en la Universidad de Copenhague han diseñado las moléculas que fullerene incorporado (moléculas60 de C) en la región del contacto entre el electrodo y la molécula del interés. La talla y la estructura electrónica del fullerene permite un área de contacto más grande y un contacto químico estable entre la molécula y el electrodo y así tener en cuenta mediciones estables del dispositivo - incluso en la temperatura ambiente.13

Cuadro 2. Interfaz entre la molécula y los electrodos por el uso del fullerene que asegura a grupos.13

Resumen

Durante las décadas pasadas el campo de la electrónica molecular se ha centrado en la comprensión básica del transporte del electrón a través de las únicas moléculas y del revelado de bancos de pruebas apropiados. Estos experimentos han ascendido una comprensión de la interacción intrigante entre la estructura molecular, los niveles de energía molecular y la geometría del interfaz - todos los factores que determinan el transporte del electrón a través de las únicas moléculas.8

La tecnología sigue siendo lejos de poder fabricar los dispositivos múltiples con los únicos componentes de la molécula. El revelado de nuevas estructuras moleculares con un contacto más bien definido entre la molécula y electrode13 así como nuevos métodos del uno mismo-ensamblaje es pasos de progresión importantes hacia el revelado futuro de dispositivos integrados con los únicos componentes múltiples de la molécula.9, 11


Referencia

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2. Reed, M.A., Zhou, C., Moleta, C.J., Burgin, P. y Viaje, J.M. Conductance de una Unión Molecular. Ciencia 278, 252-254 (1997).
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4. Joaquín, C., Gimzewski, J.K., Schlittler, R.R. y Chavy, transparencia de C. Electronic de una única molécula C60. Phys. Rev. Lett. 74, 2102-2105 (1995).
5. Galperin, M., Ratner, M.A., acoplamiento de Nitzan, del A. y de Troisi, de A. Nuclear y polarización en uniones moleculares del transporte: más allá de hacer un túnel a funcionar Ciencia 319, 1056-1060 (2008).
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11. Espiga, Q., Tenazas, Y., Jain, T., Hassenkam, T., Pálido, Q., Polilla-Poulsen, K. y Bjørnholm, Nanotecnología 20 (24), 245205 de la Electrónica de la Único-Molécula del T. “Nanogaps Uno mismo-Ensamblado para”, (2009).
12. Danilov, transporte Electrónico de A.V. y otros en únicas uniones de la molécula: Mando del acoplamiento del molécula-electrodo a través de las barreras intramoleculares Lett Nano el hacer un túnel. 8, 1-5 (2008).
13. Martin, Fullerene de C.A. y otros basado asegurando a los grupos para la electrónica molecular J. Am. Quím. Soc. 130, 13198-13199 (2008).

Derechos De Autor AZoNano.com, el Dr. Kasper Polilla-Poulsen y Profesor Thomas Bjørnholm (Centro de la Nano-Ciencia, Universidad de Copenhague)

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

Last Update: 13. June 2013 23:42

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