Posted in | Nanoelectronics

ASU Forsker Demonstrerer Controlling Elektrisk Ledningsevne af enkelte molekyler

Published on February 21, 2011 at 4:15 AM

I forskning optræder i dagens udgave af tidsskriftet Nature Nanotechnology, har Nongjian "NJ" Tao, en forsker ved Biodesign Institut ved Arizona State University, viste en smart måde at styre elektriske konduktans af en enkelt molekyle, ved at udnytte molekylets mekaniske egenskaber.

En sådan kontrol kan i sidste ende spille en rolle i udformningen af ​​ultra-små elektriske gadgets, skabt til at udføre utallige nyttige opgaver, lige fra biologiske og kemiske sensorer til at forbedre telekommunikation og computerens hukommelse.

Når elektriske apparater er skrumpet ind til en molekylær skala, både elektriske og mekaniske egenskaber af et givet molekyle bliver kritisk. Specifikke egenskaber kan udnyttes, afhængigt af behovene af ansøgningen. Her er et enkelt molekyle fastgjort i hver ende til et par af guld elektroder, der danner et elektrisk kredsløb, hvis nuværende kan måles.

Tao leder et forskerteam vant til at håndtere de udfordringer der er forbundet med at skabe elektriske apparater af denne størrelse, hvor quirky virkningerne af kvante verden ofte dominerer enhed adfærd. Som Tao forklarer, er et sådant problem at definere og kontrollere den elektriske konduktans af en enkelt molekyle, der er knyttet til et par af guld elektroder.

"Nogle molekyler har usædvanlige elektromekaniske egenskaber, som er i modsætning til silicium-baserede materialer. Et molekyle kan også genkende andre molekyler via specifikke interaktioner." Disse unikke egenskaber kan tilbyde enorme funktionelle fleksibilitet til designere af nanoskala apparater.

I den aktuelle forskning undersøger Tao den elektromekaniske egenskaber af enkelte molekyler klemt inde mellem udfører elektroder. Når en spænding påføres, kan en resulterende flow af strøm måles. En bestemt type molekyle, kendt som pentaphenylene, blev brugt og dens elektriske ledningsevne undersøgt.

Tao gruppe var i stand til at variere ledeevne med så meget som en størrelsesorden, blot ved at ændre orienteringen af ​​molekylet med hensyn til elektroden overflader. Konkret blev molekylets hældningsvinklen ændres med ledningsevne stiger som den afstand der adskiller elektroderne faldet, og nå et maksimum når molekylet blev balancerer mellem elektroderne ved 90 grader.

Grunden til de dramatiske udsving i konduktans har at gøre med den såkaldte pi orbitaler af elektroner, der udgør molekyler, og deres samspil med elektron orbitaler i vedlagte elektroder. Som Tao noter, kan pi orbitaler opfattes som elektron skyer, stikker ud vinkelret fra begge sider af flyet af molekylet. Når hældningsvinklen af ​​et molekyle fanget mellem to elektroder er ændret, kan disse pi orbitaler kommer i kontakt og blanding med elektron orbitaler, der er indeholdt i guld elektrode-en proces, der kaldes lateral kobling. Denne lateral kobling af orbitaler har den virkning at øge ledningsevne.

I tilfælde af pentaphenylene molekylet, var den laterale kobling effekt udtalt, ledningsevne niveauer stigende op til 10 gange som lateral kobling af orbitaler kom mere i spil. I modsætning hertil har tetraphenyl molekyle bruges som en kontrol for de forsøg, der ikke udviser lateral kobling og ledningsevne værdier forblev konstant, uanset hvilken vinkel anvendt på molekylet. Tao siger, at molekyler kan nu være designet til enten udnytte eller minimere lateral kobling effekter af orbitaler, og dermed tillader finjustering af ledningsevne ejendomme, baseret på en ansøgning specifikke behov.

En yderligere self-check på ledeevne resultater blev udført ved hjælp af en graduering metode. Her blev molekylet holdning jiggled i 3 rumlige retninger og ledningsevne værdier overholdes. Først når disse hurtige forstyrrelser specifikt ændret hældningsvinkel af molekylet i forhold til elektroden var ledeevne værdier ændres, hvilket indikerer at lateral kobling af elektron orbitaler faktisk var ansvarlig for effekten. Tao antyder også, at denne graduering teknik kan være stort set anvendes som en ny metode til vurdering af ledningsevne ændringer i molekylær skala systemer.

Kilde: http://www.asu.edu/

Last Update: 6. October 2011 07:15

Tell Us What You Think

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

Leave your feedback
Submit