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ASU科学者は、単一分子の制御電気伝導度を実証

Published on February 21, 2011 at 4:15 AM

誌ネイチャーナノテクノロジーの今日の問題に現れる研究では、Nongjian"NJ"タオ、アリゾナ州立大学Biodesign研究所の研究者は、分子の機械的性質を利用することにより、単一分子の電気伝導度を制御する巧妙な方法を実証してきました。

そのようなコントロールは、最終的には生物学と化学センシングから改善し、通信とコンピュータのメモリへの無数の有用なタスクを実行するために作成した超小型電気ガジェット、、の設計の役割を果たす可能性があります。

電気機器は、分子スケールに縮小されると、与えられた分子の両方の電気的および機械的特性が重要になります。特定のプロパティは、アプリケーションのニーズに応じて、悪用される可能性があります。ここでは、単一の分子は、その現在の測定可能な電気回路を形成する、金の一対の電極の両端に取り付けられている。

タオは、量子の世界の風変わりな効果は、しばしばデバイスの動作を支配しているこのサイズの電気機器を、作成にもたらしました課題に対処するために使用される研究チームを率いています。タオが説明するように、そのような問題は、金の一対の電極に接続された、単一分子の電気伝導度を定義し、制御される。

"いくつかの分子は、シリコンベースの材料とは異なっている珍しい電気機械特性を、持っている。分子はまた、特定の相互作用を介して他の分子を認識することができる。"これらのユニークな特性は、ナノスケールデバイスの設計者に多大な柔軟な機能を提供することができます。

現在の研究では、タオは、電極を行う間に挟まれた単分子の電気特性を調べます。電圧が印加されると、現在の結果の流れを測定することができます。 pentaphenyleneとして知られている分子の特定のタイプは、使用され、その電気伝導度は検討した。

タオさんのグループは、単に電極の表面に対する分子の向きを変えることで、大きさの順番と同じくらいでコンダクタンスを変化させることができた。特に、分子のチルト角は、コンダクタンスは電極間の距離が減少するように上昇し、分子が90度に電極間に態勢を整えていたときに最大に達すると、変更された。

コンダクタンスの劇的な変動の理由は、いわゆるπ分子を構成する電子の軌道、および添付の電極中の電子軌道との相互作用に関係しています。タオのノートとして、π軌道は分子の平面のどちら側から垂直に突き出て、電子雲として考えることができる。二つの電極間に閉じ込められた分子の傾斜角が変更されている場合、これらのπ軌道は、金電極横ずれカップリングとして知られているプロセスに含まれる電子軌道と接触し、ブレンドに来ることができる。軌道のこの横方向の結合が増加するコンダクタンスの効果があります。

軌道の横方向の結合がより遊びに来たようpentaphenylene分子の場合には、横方向結合の効果が10倍にまで増加コンダクタンスレベルで、顕著であった。対照的に、関係なく、分子に適用される傾斜角の、実験の対照として使用されるテトラフェニル分子が横方向の結合は見られなかったとコンダクタンスの値は一定のままであった。タオは、その分子がなったため、アプリケーションの特定の要件に基づいて、コンダクタンスの特性の微調整を可能にして、どちらか利用または軌道の横方向結合の影響を最小限に抑えるように設計することができます述べています。

コンダクタンスの結果についてさらにセルフチェックは、変調方式を用いて行った。ここで、分子の位置は3つの空間方向でjiggledとコンダクタンスの値が観察された。場合にのみ、これらの急速な摂動は、特に電極の相対分子のチルト角を変更コンダクタンスの値が変更された、その電子軌道の外側カップリングが本当に効果に関与されたことを示す。タオも、この変調技術は、広く分子規模システムでのコンダクタンスの変化を評価するための新しい方法として適用されるかもしれないことを示唆している。

ソース: http://www.asu.edu/

Last Update: 10. October 2011 04:51

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