단 하나 분자를 가진 전자공학

Kasper 박사 나방 Poulsen와 교수 토마스 Bjørnholm 의 Nano 과학 센터, 코펜하겐, 덴마크의 대학
대응 저자: tb@nano.ku.dk

소개

단 하나 분자 전자공학은 단 하나 분자를 통해서 전자 이동의 연구 결과에 집중하는 연구 필드입니다.

장기 목표의 한개는 단 하나 분자에 의해 정의된 기능 단위를 가진 장치를 발육시키기 위한 것입니다. 이것은 분자 전자공학의 소형화를 위한 궁극적인 한계입니다.1

마지막 10 -15 년 도중 필드는 단 하나 분자를 통해서 전자 수송 및 적합한 시험대의 발달의 기본적인 이해에 집중되었습니다.2-7

현재 도전은 재생 가능한 쪽에 있는 다중 단 하나 분자 분대의 통합을 위한 방법의 발달을 포함합니다. , 분자 사이 공용영역 기하학의 원자 정밀도와 더불어, 통제하거든 전극은 이 지역에 있는 성공에 키입니다.8

통합되는 단 하나 분자를 가진 각자 소집된 전극?

마지막 십년간 도중, 포괄적인 석판 인쇄 기술은 1-2 길이 nm 가늠자에 전극 nanogaps의 동일한 사본의 대량 제작에서 거대하게 - 그러나 이것에도 불구하고 - 방법이라고 아직도 입니다 아주 저쪽에 세련되었습니다. 그(것)들에 있는 단 하나 분자를 가진 간격은 날조하기 단단합니다 조차.

포괄적인 제작 기술과 달리, 각자 집합 방법은 전형적으로 길이 이하 나노미터 가늠자를 작동하는 분자 사이 힘의 사용을 의지합니다. 상단 아래로 메우기 위하여 석판인쇄술의 분자 길이 가늠자와 기능 사이 간격을 - 코펜하겐의 대학에 Nano 과학 센터에 과학자는 금 전극이 해결책에 기지를 둔 각자 집합에 의해 preassembled 금 nanoparticle 씨에서 증가되는 방법을 개발했습니다.9

간단하게, 방법은 첫째로 2개의 nanoparticle 씨를 함께 연결하도록 이합체를 형성하기 위하여 단 하나 분자가 이용되는 2 단계 프로세스를 관련시킵니다. 두번째 단계에서는, 이합체는 금 소금, 계면활성제 및 온화한 감소 에이전트에 드러냅니다. 권리에 반응은 금 nanoparticle 씨를 될 것입니다 양식 단결정 금 nanorods (숫자 1)가 조절합니다. 반응 조건을 조정해서, 로드의 길이는 20에서 500 nm 길이 - 포괄적인 석판 인쇄10 기술과 접촉하기 매우 쉬운 길이 가늠자에 통제될 수 있습니다11. 이 방법의 매력적인 양상은 다중 단 하나 분자 장치를 날조하는 것이 가능할지도 모르다 입니다.9

숫자 1. 화학적으로 증가된 금 nanorods는 단 하나 분자를 접촉하기 위하여 이용됩니다.9 자이나교 Titoo의 심상 의례

화학 디자인에서 분명한 접촉

금속 전극과 분자 사이 공용영역은 단 하나 분자를 통해서 전자 수송의 본질을 위한 최고 중요성 입니다. 분자와 전극 사이 연결이 강한 경우에 - 전자는 분자를 통해서 직접 터널을 팝니다. 연결이 약한 경우에, 전자 수송은 전극을 배수하기 위하여 전자가 근원에서 전자 수송의 부분으로 분자에 거주할 2 단계 프로세스입니다. 약한 결합된 수송은 Coulomb 봉쇄대에게 불리고 단 하나 전자 트랜지스터를 구성하기 위하여 사용될 수 있습니다.8, 12

더 나은 통제를 개발하기 위하여 공용영역 기하학 - 코펜하겐의 대학에 Nano 과학 센터에 과학자는 관심사의 전극과 분자60 사이 접촉 지구에서 통합하는 fullerene (C 분자) 분자를 디자인했습니다. fullerene의 규모 그리고 전자 구조는 실내 온도에 조차 안정되어 있는 장치 측정을 분자 및 전극 그리고 이렇게 허용 사이 더 큰 접촉 지역 그리고 안정되어 있는 화학 접촉을 - 허용합니다.13

단을 정박하는 fullerene의 사용에 의해 분자와 전극 사이 숫자 2. 공용영역.13

개요

마지막 십년간 도중 분자 전자공학의 필드는 단 하나 분자를 통해서 전자 수송 및 적합한 시험대의 발달의 기본적인 이해에 집중되었습니다. 이 실험은 분자 구조, 분자 에너지 레벨 및 공용영역 기하학 - 단 하나 분자를 통해서 전자 수송을 결정하는 모든 요인 사이 음모를 꾸미는 상호 작용의 이해를 승진시켰습니다.8

기술은 단 하나 분자 분대를 가진 다중 장치를 날조할 수 있는에서 아주 저쪽에 아직도 입니다. 새로운 각자 집합 방법과 함께 분자와 electrode13 사이 더 분명한 접촉을 가진 새로운 분자 구조의 발달은 다중 단 하나 분자 분대를 가진 통합 장치의 미래 발달로 중요한 단계입니다.9, 11


참고

1. Aviram, A. & Ratner, M.A. Molecular Rectifiers. Chem. Phys. Lett. 29, 277-283 (1974년).
2. Reed, M.A., Zhou, C., 막자, C.J., Burgin, P. & 견학, 분자 접속점의 J.M. Conductance. 과학 278, 252-254 (1997년).
3. Bumm, L.A. 그 외 여러분. 단 하나 분자 철사는 수행하고 있습니까? 과학 271 1705-1707년 (1996년).
4. Joachim, C., Gimzewski, J.K., Schlittler, R.R. & Chavy 의 단 하나 C60 분자의 C. Electronic 투명도. Phys. Lett 목사. 74, 2102-2105 (1995년).
5. 분자 수송 접속점에 있는 Galperin, M., Ratner, M.A., Nitzan, A. & Troisi, A. Nuclear 연결 및 분극: 과학 319 작용할 것이다 터널을 파기 저쪽에, 1056-1060년 (2008년).
6. Tao 의 스캐닝 터널을 파기 현미경 검사법 Phys를 가진 산화 환원 분자를 통해서 뉴저지 철저한 잠재력 곡 울리는 터널을 파기. Lett 목사. 76, 4066-4069 (1996년).
7. Kubatkin, 몇몇 산화 환원에 접근을 가진 단 하나 유기 분자의 S. 그 외 여러분 단 하나 전자 트랜지스터는 성격 425 진술합니다, 698-701를 (2003년).
8. 나방 Poulsen, K. 및 Bjørnholm 의 T. "고체 3 단말기 장치에 있는 단 하나 분자 전자 이동: 단 하나 분자" 성격 Nanotech를 가진 분자 전자공학을 위한 상태 그리고 도전. 4 (9), 551-556, (2009년).
9. , T. ", Nano 자이나교, T., Westerlund, F., 존슨, E., 나방 Poulsen, K.와 Bjørnholm, 단 하나 분자 전자공학" ACS를 위한 각자 소집된 Nanogaps 3 (4), 828-834, (2009년).
10. Gao, J.; 벤더, C.M.; 머피, C.J. 의 수성 해결책에 있는 지시 계면활성제의 본질에 대한 금 Nanorod 종횡비의 미결. Langmuir, 19, 9065-9070 (2003년).
11. 강한 냄새, Q., 집게, Y., 자이나교, T., Hassenkam, T., 병약한, Q., 나방 Poulsen, K. 및 Bjørnholm 의 T. "단 하나 분자 전자공학을 위한 각자 소집된 Nanogaps" 나노 과학 20 (24), 245205, (2009년).
12. Danilov 의 단 하나 분자 접속점에 있는 A.V. 그 외 여러분 전자 수송: 분자내 터널을 파기 방벽 Nano Lett를 통해서 분자 전극 연결의 통제. 8, 1-5 (2008년).
13. 마틴 의 기지를 두는 C.A. 그 외 여러분 Fullerene 분자 전자공학 J. Am를 위한 단 정박. Chem. Soc. 130, 13198-13199 (2008년).

토마스 Bjørnholm (Nano 과학 센터, 코펜하겐의 대학) Kasper 나방 Poulsen 저작권 AZoNano.com, 박사 및 교수

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

Last Update: 13. June 2013 23:23

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