Elettronica Con le Singole Molecole

Lepidottero-Poulsen di Dott. Kasper ed il Professor Thomas Bjørnholm, Centro di Nano-Scienza, Università di Copenhaghen, Danimarca
Autore Corrispondente: tb@nano.ku.dk

Introduzione

La Singola elettronica della molecola è una messa a fuoco del campo della ricerca sullo studio su trasferimento di elettroni attraverso le singole molecole.

Uno degli scopi a lungo termine è di sviluppare le unità con le unità funzionali definite dalla singola molecola. Ciò è l'ultimo limite per miniaturizzazione di elettronica molecolare.1

Durante i 10 -15 anni ultimi il campo è stato messo a fuoco su conoscenza di base del trasporto dell'elettrone attraverso le singole molecole e dello sviluppo dei banchi di prova appropriati.2-7

Le sfide correnti comprendono l'elaborazione dei metodi per integrazione di singole componenti multiple della molecola in un modo riproducibile. Gestisca, con precisione dell'atomo, delle geometrie dell'interfaccia fra la molecola e l'elettrodo è un tasto a successo in questa area.8

Elettrodi Auto-Montati con una Singola Molecola Incorporata?

Durante le ultime decadi, le tecniche litografiche dall'alto in basso enorme è stata raffinata - ma malgrado questo - i metodi provengono ancora lontano da montaggio di massa delle copie identiche dei nanogaps dell'elettrodo sul disgaggio di nanometro di lunghezza 1-2. Le Lacune con le singole molecole in loro sono ancora più dure da da costruzione.

Contrariamente alle tecniche dall'alto in basso di montaggio, i metodi auto- dell'assembly contano sull'uso delle forze intermolecolari che gestiscono tipicamente sopra il disgaggio di lunghezza di sotto-nanometro. Nel tentativo di per colmare la lacuna fra il disgaggio molecolare di lunghezza e le capacità di litografia della cima giù - lo scienziato al Centro di Nano-Scienza all'Università di Copenhaghen ha messo a punto un metodo dove gli elettrodi dell'oro si sviluppano dai semi premontati di nanoparticella dell'oro tramite auto-assembly basato soluzione.9

In breve, il metodo comprende un trattamento in due tappe dove in primo luogo una singola molecola è usata per collegare insieme due semi di nanoparticella per formare i dimeri. Ad un secondo punto, i dimeri sono esposti ad un sale dell'oro, ad un tensioattivo e ad un agente delicato di riduzione. Alla destra la reazione condiziona il seme di nanoparticella dell'oro diventerà i nanorods dell'oro del monocristallo del modulo (Figura 1). Sintonizzando gli stati della reazione, la lunghezza dei coni retinici può essere controllata da 20 a 500 lunghezze di nanometro10 - un disgaggio di lunghezza che è molto più facile da contattare con le tecniche litografiche dall'alto in basso11. Un aspetto attraente di questo metodo è che può essere possibile da costruzione le unità singole multiple della molecola.9

La Figura 1. nanorods Chimicamente sviluppati dell'oro è usata per contattare la singola molecola.9 Cortesia di Immagine di Titoo Jain

Contatti Ben Definiti da Progettazione Chimica

L'interfaccia fra gli elettrodi del metallo e la molecola è di capitale importanza per la natura del trasporto dell'elettrone attraverso le singole molecole. Se l'accoppiamento fra la molecola e l'elettrodo è forte - gli elettroni scavano una galleria direttamente attraverso la molecola. Se l'accoppiamento è debole, il trasporto dell'elettrone è un trattamento in due tappe dove l'elettrone risiederà sulla molecola come parte del trasporto dell'elettrone dalla sorgente per vuotare l'elettrodo. Il trasporto coppia debole è chiamato blocco di Coulomb e può essere usato per costruire i singoli transistor dell'elettrone.8, 12

Nel tentativo di per sviluppare un migliore controllo la geometria dell'interfaccia - gli Scienziati al Centro di Nano-Scienza all'Università di Copenhaghen hanno progettato le molecole che fullerene incorporato (molecole60 di C) nella regione del contatto fra l'elettrodo e la molecola di interesse. La dimensione e la struttura elettronica del fullerene tiene conto una più grande area di contatto e un contatto chimico stabile fra la molecola e l'elettrodo e così tenere conto le misure stabili dell'unità - anche alla temperatura ambiente.13

Figura 2. Interfaccia fra la molecola e gli elettrodi mediante l'uso del fullerene che ancora i gruppi.13

Riassunto

Durante le ultime decadi il campo di elettronica molecolare è stato messo a fuoco su conoscenza di base del trasporto dell'elettrone attraverso le singole molecole e dello sviluppo dei banchi di prova appropriati. Questi esperimenti hanno promosso una comprensione dell'interazione intrigante fra la struttura molecolare, i livelli energetici molecolari e la geometria dell'interfaccia - tutti i fattori che determinano il trasporto dell'elettrone attraverso le singole molecole.8

La tecnologia proviene ancora lontano da potere da costruzione le unità multiple con le singole componenti della molecola. Lo sviluppo di nuove strutture molecolari con il contatto più ben definito fra la molecola e electrode13 insieme ai nuovi metodi dell'auto-assembly è punti importanti verso lo sviluppo futuro delle unità integrate con le singole componenti multiple della molecola.9, 11


Riferimento

1. Aviram, A. & Ratner, M.A. Molecular Rectifiers. Chim. Phys. Lett. 29, 277-283 (1974).
2. Reed, M.A., Zhou, C., Muller, C.J., Burgin, P. & Giro, J.M. Conductance di una Giunzione Molecolare. Scienza 278, 252-254 (1997).
3. Bumm, L.A. et al. I Singoli Collegare Molecolari Stanno Conducendo? Scienza 271, 1705-1707 (1996).
4. Joachim, C., Gimzewski, J.K., Schlittler, R.R. & Chavy, trasparenza di C. Electronic di singola molecola C60. Phys. Rev. Lett. 74, 2102-2105 (1995).
5. Galperin, M., Ratner, M.A., accoppiamento di Nitzan, del A. & di Troisi, di A. Nuclear e polarizzazione nelle giunzioni molecolari di trasporto: oltre il traforo da funzionare Scienza 319, 1056-1060 (2008).
6. Tao, traforo sonoro di Sondaggio di potenziale-arie della New Jersey attraverso le molecole redox con microscopia Phys di traforo di scansione. Rev. Lett. 76, 4066-4069 (1996).
7. Kubatkin, il transistor dell'Unico Elettrone dello S. et al. di singola molecola organica con accesso a parecchi redox indica la Natura 425, 698-701 (2003).
8. Lepidottero-Poulsen, K. e Bjørnholm, trasferimento di elettroni della Unico Molecola del T. “in unità semi condutrici del tre-terminale: Stato e sfide per elettronica molecolare con la Natura Nanotech delle singole molecole„. 4 (9), 551-556, (2009).
9. Jain, T., Westerlund, F., Johnson, E., Lepidottero-Poulsen, K. e Bjørnholm, T. “Nanogaps Auto-Montato per Elettronica„ ACS della Unico Molecola Nana, 3 (4), 828-834, (2009).
10. Gao, J.; Piegatrice, C.M.; Murphy, C.J., Dipendenza dell'Allungamento Di Nanorod dell'Oro dalla Natura del Tensioattivo di Direzione nella Soluzione Acquosa. Langmuir, 19, 9065-9070 (2003).
11. Tang, Q., Tenaglie, Y., Jain, T., Hassenkam, T., Pallido, Q., Lepidottero-Poulsen, K. e Bjørnholm, Nanotecnologia 20 (24), 245205 di Elettronica della Unico Molecola del T. “Nanogaps Auto-Montato per„, (2009).
12. Danilov, trasporto Elettronico di A.V. et al. nelle singole giunzioni della molecola: Controllo dell'accoppiamento dell'molecola-elettrodo attraverso le barriere intramolecolari Lett Nano di traforo. 8, 1-5 (2008).
13. Martin, Fullerene di C.A. et al. basato ancorando i gruppi per elettronica molecolare J. Am. Soc 130, 13198-13199 di Chim. (2008).

Copyright AZoNano.com, Dott. Kasper Lepidottero-Poulsen ed il Professor Thomas Bjørnholm (Centro di Nano-Scienza, Università di Copenhaghen)

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

Last Update: 13. June 2013 23:17

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit