Электроника С Одиночными Молекулами

Сумеречница-Poulsen Др. Kasper и Профессор Томас Bjørnholm, Центр Nano-Науки, Университет Копенгагена, Дании
Соответствуя автор: tb@nano.ku.dk

Введение

Одиночная электроника молекулы поле исследования фокусируя на изучении обмена электрона через одиночные молекулы.

Одна из долгосрочных целей развить приборы при функциональные блоки определенные одиночной молекулой. Это типичный предел для миниатюризации молекулярной электроники.1

Во Время последних 10 -15 лет поле было сфокусировано на основном вникании перехода электрона через одиночные молекулы и развития соотвествующих плит испытательного стенда.2-7

Настоящие возможности включают развитие методов для внедрения множественных одиночных компонентов молекулы в возпроизводимом путе. Контролируйте, с точностью атома, геометрии интерфейса между молекулой и электрод ключ к успеху в этой области.8

Собственн-Собранные Электроды при Одиночная Включаемая Молекула?

Во Время последних декад, идущий сверху вниз литографские методы преогромно были уточнены - но несмотря на это - методам все еще далеко далеко от массового изготовления идентичных экземпляров nanogaps электрода на маштабе nm длины 1-2. Зазоры с одиночными молекулами в их даже более трудны для того чтобы изготовить.

В отличие от идущий сверху вниз методов изготовления, методы агрегата собственной личности полагаются на пользе междумолекулярных сил которые типично приводятся в действие дальше маштаб sub-нанометра длины. В попытке навести зазор между молекулярным маштабом длины и возможностями литографирования верхней части вниз - научный работник на Центре Nano-Науки на Университете Копенгагена начинал метод где электроды золота растутся от preassembled семян nanoparticle золота собственн-агрегатом основанным разрешением.9

В сводке, метод включает процесс 2-шага где сперва одиночная молекула использована для того чтобы соединить 2 семени nanoparticle совместно для того чтобы сформировать димеры. В втором шаге, димеры подвергаются действию к соли золота, сурфактанту и слабому агенту уменьшения. На праве вырастут, что сформировала реакция подготовляет семя nanoparticle золота nanorods золота одиночного кристалла (Диаграмму 1). Путем настраивать условия реакции, длину штаног можно контролировать от 20 до 500 длин nm10 - маштаб длины который гораздо легке для того чтобы контактировать с идущий сверху вниз литографскими методами11. Привлекательный аспект этого метода что может быть возможно изготовить множественные одиночные приборы молекулы.9

Диаграмма 1. Химически, котор росли nanorods золота использована для того чтобы контактировать одиночную молекулу.9 Учтивость Изображения Titoo Jain

Чёткие Контакты от Химической Конструкции

Интерфейс между электродами металла и молекулой первостепенной важности для природы перехода электрона через одиночные молекулы. Если соединение между молекулой и электродом сильно -, то электроны прокладывают тоннель сразу через молекулу. Если соединение слабо, то переход электрона процесс 2-шага где электрон пребывает на молекуле как часть перехода электрона от источника для того чтобы стечь электрод. Слабый соединенный переход вызван блокадой Кулона и может быть использован для того чтобы построить одиночные транзисторы электрона.8, 12

В попытке начать более лучшее управление геометрия интерфейса - Научные Работники на Центре Nano-Науки на Университете Копенгагена конструировали молекулы которые объединенный fullerene (молекулы60 C) в зоне контакта между электродом и молекулой интереса. Размер и электронная структура fullerene позволяют для более большой площади контакта и стабилизированного химического контакта между молекулой и электродом и таким образом позволять для стабилизированных измерений прибора - даже на комнатной температуре.13

Диаграмма 2. Интерфейс между молекулой и электродами при помощи fullerene ставя группы на якорь.13

Сводка

Во Время последних декад поле молекулярной электроники было сфокусировано на основном вникании перехода электрона через одиночные молекулы и развития соотвествующих плит испытательного стенда. Эти эксперименты повышали вникание интригуя взаимодействия между молекулярной структурой, молекулярными энергетическими уровнями и геометрией интерфейса - всеми факторами которые определяют переход электрона через одиночные молекулы.8

Технология все еще далеко далеко от мочь изготовить множественные приборы с одиночными компонентами молекулы. Развитие новых молекулярных структур с более лучшим определенным контактом между молекулой и electrode13 вместе с новыми методами собственн-агрегата важные шаги к будущему развитию интегрированных приборов с множественными одиночными компонентами молекулы.9, 11


Справка

1. Aviram, A. & Ratner, M.A. Молекулярн Выпрямитель Тока. Chem. Phys. Lett. 29, 277-283 (1974).
2. Reed, M.A., Zhou, C., Мюллер, C.J., Burgin, P. & Путешествие, J.M. Електропроводимостьь Молекулярного Соединения. Наука 278, 252-254 (1997).
3. Bumm, L.A. et al. Одиночный Молекулярный Дирижировать Проводов? Наука 271, 1705-1707 (1996).
4. Joachim, C., Gimzewski, J.K., Schlittler, R.R. & Chavy, transparence C. Электронн одиночной молекулы C60. Phys. Rev. Lett. 74, 2102-2105 (1995).
5. Galperin, M., Ratner, M.A., соединение Nitzan, A. & Troisi, A. Ядерн и поляризация в молекулярных транспортных развязках: за прокладывать тоннель, котор нужно действовать Наука 319, 1056-1060 (2008).
6. Дао, прокладывать тоннель потенциал-настроек N.J. Зондируя резонирующий через молекулы редоксов с микроскопией Phys прокладывать тоннель скеннирования. Rev. Lett. 76, 4066-4069 (1996).
7. Транзистор Одиночн-Электрона Kubatkin, S. et al. одиночной органической молекулы с доступом к Природе 425 нескольких положений редоксов, 698-701 (2003).
8. Сумеречница-Poulsen, K. и Bjørnholm, обмен электрона Одиночн-Молекулы T. «в полупроводниковых приборах 3-стержня: Состояние и возможности для молекулярной электроники с Природой Nanotech одиночных молекул». 4 (9), 551-556, (2009).
9. Jain, T., Westerlund, F., Джонсоны, E., Сумеречницы-Poulsen, K. и Bjørnholm, T. «Собственн-Собранное Nanogaps для Электроники» ACS Одиночн-Молекулы Nano, 3 (4), 828-834, (2009).
10. Gao, J.; Гибочное устройство, C.M.; Murphy, J.C., Зависимость Коэффициента Сжатия Nanorod Золота на Природе Сразу Сурфактанта в Водном Растворе. Langmuir, 19, 9065-9070 (2003).
11. Тянь, Q., Схват, Y., Jain, T., Hassenkam, T., Болезненное, Q., Сумеречница-Poulsen, K. и Bjørnholm, Нанотехнология Электроники Одиночн-Молекулы T. «Собственн-Собранное Nanogaps для» 20 (24), 245205, (2009).
12. Danilov, A.V. et переход al. Электронный в одиночных соединениях молекулы: Управление соединения молекул-электрода через внутримолекулярные барьеры Nano Lett прокладывать тоннель. 8, 1-5 (2008).
13. Мартин, C.A. et основанный Fullerene al. ставящ группы на якорь для молекулярной электроники J. Am. Chem. SOC. 130, 13198-13199 (2008).

Авторское Право AZoNano.com, Др. Kasper Сумеречница-Poulsen и Профессор Томас Bjørnholm (Центр Nano-Науки, Университет Копенгагена)

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

Last Update: 13. June 2013 23:39

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