単一の分子との電子工学

Kasper 先生のガPoulsen および教授トマス Bjørnholm の Nano 科学の中心コペンハーゲン、デンマークの大学
対応する著者: tb@nano.ku.dk

導入

単一の分子の電子工学は単一の分子を通って電子転送の調査に焦点を合わせる研究フィールドです。

長期目的の 1 つは単一の分子によって定義される機能ユニットが付いている装置を発達させることです。 これは分子電子工学の小型化のための最終的な限界です。1

最後の 10 -15 年の間にフィールドは単一の分子を通る電子輸送および適切な試験台の開発の基本的な理解に焦点を合わせました。2-7

現在の挑戦は再生可能な方法に多重単一の分子のコンポーネントの統合のための方法の開発を含めます。 、分子間のインターフェイス幾何学の原子の精密と、制御すれば電極はこの領域の成功へキーです。8

組み込まれる単一の分子が付いている自己組み立てられた電極か。

最後のディケイドの間に、トップダウンの石版技術は 1-2 長さ nm のスケールの電極の nanogaps の同一のコピーの多くの製造から非常に - しかしこれにもかかわらず - 方法まだあります遠くに精製されました。 それらの単一の分子とのギャップはより製造しにくいです。

トップダウンの製造の技術と対照をなして、自己アセンブリ方法は普通長さ副ナノメーターのスケールを作動させる分子間力の使用に頼ります。 上の繋ぐため石版印刷の分子長さのスケールと機能間のギャップを - コペンハーゲンの大学の Nano 科学の中心の科学者は金の電極が解決によって基づく自己アセンブリによって予め組み立てられた金の nanoparticle のシードから育てられる方法を開発しました。9

要するに、方法は最初に 2 つの nanoparticle のシードをリンクするのに二量体を形作るために単一の分子が使用されているツーステッププロセスを含みます。 第 2 ステップでは、二量体は金の塩、界面活性剤および穏やかな減少のエージェント -- にさらされます。 単結晶の金の nanorods (図 1) を形作るために権利で反作用は金の nanoparticle のシードを大きくなります調節します。 反作用の状態の調整によって、棒の長さは 20 から 500 の nm の長さ - トップダウンの石版10 技術とより連絡し大いに易い長さのスケールに制御されます11。 この方法の魅力的な面は多重単一の分子装置を製造することは可能かもしれないことです。9

図 1. 化学的に育てられた金の nanorods が単一の分子に接触するのに使用されています。9 ジャイナ教 Titoo の画像礼儀

化学デザインからの明示されている接触

金属の電極と分子間のインターフェイスは単一の分子を通って電子輸送の性質のための優先する重要性をもちます。 分子と電極間のカップリングが強ければ - 電子は分子を通って直接トンネルを掘ります。 カップリングが弱ければ、電子輸送は電極を流出させるために電子がソースからの電子輸送の一部分として分子に存在するツーステッププロセスです。 弱いつながれた輸送は Coulomb の封鎖と呼出され、単一の電子トランジスターを組み立てるのに使用することができます。8, 12

よりよい制御を開発するためインターフェイス幾何学 - コペンハーゲンの大学の Nano 科学の中心の科学者は興味の電極と分子60 間の接触領域の合併のフラーレン (C の分子) 分子を設計しました。 フラーレンのサイズそして電子構造は室温で安定した装置測定を分子および電極そしてこうして可能にすること間のより大きい接触域そして安定した化学接触を - 可能にします。13

グループを固定するフラーレンの使用による分子と電極間の図 2. インターフェイス。13

概要

最後のディケイドの間に分子電子工学のフィールドは単一の分子を通る電子輸送および適切な試験台の開発の基本的な理解に焦点を合わせました。 これらの実験は分子構造、分子エネルギー準位およびインターフェイス幾何学 - 単一の分子を通して電子輸送を定めるすべての要因間の陰謀的な相互作用の理解を促進しました。8

技術は単一の分子のコンポーネントが付いている多重装置を製造できることから遠くにまだあります。 新しい自己アセンブリ方法とともに分子と electrode13 間のより明示されている接触が付いている新しい分子構造の開発は多重単一の分子のコンポーネントが付いている統合された装置の未来の開発の方の重要なステップです。9, 11


参照

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2. Reed、 M.A.、 Zhou、 C.、紛砕機、 C.J.、 Burgin、 P. 及び旅行、分子接続点の J.M. Conductance。 科学 278、 252-254 (1997 年)。
3. Bumm、 L.A. 等。 単一の分子ワイヤーは行なっていますか。 科学 271 1705-1707 (1996 年)。
4. ジョアキム、 C.、 Gimzewski、 J.K.、 Schlittler、 R.R. 及び Chavy の単一 C60 分子の C. Electronic の透明。 Phys。 Lett Rev。 74、 2102-2105 (1995 年)。
5. 分子輸送の接続点の Galperin、 M.、 Ratner、 M.A.、 Nitzan、 A. 及び Troisi、 A. Nuclear のカップリングおよび分極: 科学 319 作用するトンネルを掘ることを越えて 1056-1060 (2008 年)。
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8. ガPoulsen、 K. および Bjørnholm の T. の 「ソリッドステート 3 ターミナル装置の単一分子の電子転送: 単一の分子の」性質 Nanotech との分子電子工学のための状態そして挑戦。 4 (9)、 551-556、 (2009 年)。
9. 、 T. 「、 Nano ジャイナ教、 T.、 Westerlund、 F.、ジョンソン、 E.、ガPoulsen、 K. および Bjørnholm、単一分子の電子工学」 ACS のための自己組み立てられた Nanogaps 3 (4)、 828-834、 (2009 年)。
10. 高、 J.; ベンダー、 C.M.; マーフィー、 C.J. の水溶液の指示の界面活性剤の性質への金の Nanorod のアスペクトレシオの依存。 Langmuir、 19、 9065-9070 (2003 年)。
11. 独特の味、 Q.、はさみ、 Y.、ジャイナ教、 T.、 Hassenkam、 T.、弱々しい、 Q.、ガPoulsen、 K. および Bjørnholm の T. の 「単一分子の電子工学のための自己組み立てられた Nanogaps」のナノテクノロジー 20 (24)、 245205、 (2009 年)。
12. Danilov の単一の分子の接続点の A.V. の等電子輸送: 分子内トンネルを掘る障壁 Nano Lett を通した分子電極のカップリングの制御。 8、 1-5 (2008 年)。
13. マーティンの基づく C.A. の等フラーレン分子電子工学 J. Am のためのグループを固定します。 Chem。 Soc. 130、 13198-13199 (2008 年)。

トマス Bjørnholm (Nano 科学の中心、コペンハーゲンの大学) Kasper カPoulsen 版権 AZoNano.com、先生および教授

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

Last Update: 13. June 2013 23:20

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