Site Sponsors
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
Posted in | Nanoelectronics

ASU Scientist Toont Controlling elektrische geleiding van enkele moleculen

Published on February 21, 2011 at 4:15 AM

In het onderzoek verschijnen in kwestie vandaag van het tijdschrift Nature Nanotechnology, heeft Nongjian "NJ" Tao, een onderzoeker bij het Biodesign Instituut aan de Arizona State University, toonde een slimme manier te controleren elektrische geleiding van een enkel molecuul, door gebruik te maken van het molecuul van de mechanische eigenschappen.

Een dergelijke controle kan een rol spelen in het uiteindelijk ontwerp van de ultra-kleine elektrische apparaten, het leven geroepen om talloze nuttige taken uit te voeren, van biologische en chemische detectie aan de verbetering van de telecommunicatie en in het computergeheugen.

Wanneer elektrische apparaten zijn geslonken tot een moleculaire schaal, zowel de elektrische en mechanische eigenschappen van een bepaald molecuul van essentieel belang geworden. Specifieke eigenschappen kunnen worden gebruikt, afhankelijk van de behoeften van de applicatie. Hier is een enkel molecuul bevestigd aan beide uiteinden aan een paar gouden elektroden, die een elektrisch circuit, waarvan de huidige gemeten kunnen worden.

Tao leidt een onderzoeksteam wordt gebruikt om het omgaan met de uitdagingen die in het creëren van elektrische apparaten van deze omvang, waar de eigenzinnige effecten van de quantum wereld vaak overheersen apparaat gedrag. Als Tao legt, is een dergelijke kwestie het definiëren en controleren van de elektrische geleiding van een enkel molecuul, bevestigd aan een paar gouden elektroden.

"Sommige moleculen hebben ongewone elektromechanische eigenschappen, die zijn in tegenstelling tot silicium gebaseerde materialen. Een molecule kan ook andere moleculen te herkennen via specifieke interacties." Deze unieke eigenschappen kunnen bieden enorme functionele flexibiliteit om ontwerpers van nanoschaal apparaten.

In het huidige onderzoek, Tao onderzoekt de elektromechanische eigenschappen van individuele moleculen ingeklemd tussen geleidende elektroden. Wanneer een spanning wordt toegepast, kan een gevolg stroom van de huidige worden gemeten. Een bepaald soort molecuul, bekend als pentaphenylene, werd gebruikt en de elektrische geleiding onderzocht.

Tao's groep was in staat om de geleiding variëren met maar liefst een orde van grootte, simpelweg door het veranderen van de oriëntatie van het molecuul met betrekking tot de elektrode oppervlakken. In het bijzonder was het molecuul hoek gewijzigd, met geleiding stijgt als de afstand tussen de elektroden af, en het bereiken van een maximum wanneer de molecule was balanceert tussen de elektroden op 90 graden.

De reden voor de dramatische schommelingen in de geleiding heeft te maken met de zogenaamde pi orbitalen van de elektronen die deel uitmaken van de moleculen, en hun interactie met elektronen-orbitalen in de bijgevoegde elektroden. Als Tao notities, kan pi orbitalen worden gezien als elektron wolken, steekt loodrecht aan beide zijden van het vlak van het molecuul. Als de hellingshoek van een molecuul gevangen tussen twee elektroden wordt gewijzigd, kunnen deze pi orbitalen in contact komen en meng met elektronen-orbitalen die in de gouden elektrode-een proces dat bekend staat als zijdelingse koppeling. Deze laterale koppeling van orbitalen heeft het effect van het verhogen geleiding.

In het geval van de pentaphenylene molecuul, was de laterale koppeling effect uitgesproken, met geleiding niveaus oplopend tot 10 keer als de laterale koppeling van orbitalen kwam in een grotere spel. In tegenstelling, heeft de tetraphenyl molecuul gebruikt als een controle voor de experimenten niet vertonen zijdelingse koppeling en geleidingsvermogen waarden bleef constant, ongeacht de hellingshoek van toepassing op het molecuul. Tao zegt dat moleculen kunnen nu worden ontworpen om of te exploiteren of te minimaliseren laterale koppeling effecten van orbitalen, waardoor het toelaat de fine-tuning van de geleiding eigenschappen, op basis van een toepassing specifieke eisen.

Een verdere zelf-controle op de geleiding resultaten werd uitgevoerd met behulp van een modulatie methode. Hier was het molecuul positie wipte in 3 ruimtelijke richtingen en de geleiding waarden waargenomen. Alleen wanneer deze snelle verstoringen in het bijzonder de hellingshoek van het molecuul ten opzichte van de elektrode veranderd waren geleiding waarden veranderd, wat aangeeft dat de laterale koppeling van elektronen orbitalen was inderdaad verantwoordelijk voor het effect. Tao suggereert ook dat deze modulatie techniek kan breed worden toegepast als een nieuwe methode voor het beoordelen van veranderingen in de geleiding moleculaire schaal systemen.

Bron: http://www.asu.edu/

Last Update: 3. October 2011 05:00

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