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

ASU Forsker Demonstrerer styring av elektriske ledningsevne på single molekyler

Published on February 21, 2011 at 4:15 AM

I forskning som vises i dagens utgave av tidsskriftet Nature nanoteknologi, har Nongjian "NJ" Tao, en forsker ved Biodesign Institute ved Arizona State University, viste en smart måte å kontrollere elektriske ledningsevne på et enkelt molekyl, ved å utnytte molekylet mekaniske egenskaper.

Slik kontroll kan etter hvert spille en rolle i utformingen av ultra-ørsmå elektriske gadgets, opprettet for å utføre utallige nyttige oppgaver, fra biologiske og kjemiske sensing å forbedre telekommunikasjon og datamaskinens minne.

Når elektriske enheter er krympet til en molekylær skala, både elektriske og mekaniske egenskaper av et gitt molekyl bli kritisk. Spesifikke egenskapene kan utnyttes, avhengig av behovene til søknaden. Her er et enkelt molekyl festet i begge ender til et par gull elektroder og danner en elektrisk krets, der strømmen kan måles.

Tao leder et forskerteam som brukes til å håndtere de utfordringene innebar å skape elektriske apparater av denne størrelsen, hvor sære effektene av kvante verden ofte dominere enhet atferd. Som Tao forklarer, er et slikt problem å definere og kontrollere elektriske ledningsevne på et enkelt molekyl, festet til et par gull elektroder.

"Noen molekyler har uvanlig elektromekaniske egenskaper, som er i motsetning til silisium-baserte materialer. Et molekyl kan også gjenkjenne andre molekyler via spesifikke interaksjoner." Disse unike egenskapene kan tilby stor funksjonell fleksibilitet til designere av nanoskala enheter.

I dagens forskning, undersøker Tao den elektromekaniske egenskaper av enkle molekyler klemt mellom ledende elektroder. Når en spenning er brukt, kan en resulterende flyt av strøm måles. En spesiell type molekyler, kjent som pentaphenylene, ble brukt og dets elektriske ledningsevne undersøkt.

Tao gruppe var i stand til å variere konduktans med så mye som en størrelsesorden, ganske enkelt ved å endre retningen av molekylet med hensyn til elektroden overflater. Spesielt var molekylets tilt vinkel endres, med ledningsevne stiger som avstanden skiller elektrodene redusert, og nådde en maksimal når molekylet var klar mellom elektrodene ved 90 grader.

Årsaken til den dramatiske svingninger i ledningsevne har å gjøre med den såkalte pi orbitaler av elektroner gjøre opp molekyler, og deres samspill med elektron-baner i vedlagte elektrodene. Som Tao notater, kan pi orbitaler betraktes som elektron skyer, utstående perpendicularly fra begge sider av flyet av molekylet. Når tilt vinkelen av et molekyl fanget mellom to elektroder er endret, kan disse pi orbitaler komme i kontakt og bland med elektron-baner finnes i gull elektrode-en prosess som kalles lateral kobling. Denne lateral kobling av orbitaler har effekten av økende ledningsevne.

I tilfelle av pentaphenylene molekylet ble lateral kopling effekt uttalt, med konduktans nivåer øker opptil 10 ganger så den laterale koblingen av orbitaler kom inn større spill. I kontrast, gjorde tetraphenyl molekylet brukes som en kontroll for forsøkene ikke utstillingen lateral kobling og konduktans verdier forble konstant, uavhengig av vinkel brukes på molekylet. Tao sier at molekyler kan nå bli designet for å enten utnytte eller minimere lateral kopling effekten av orbitaler, og dermed tillater finjustering av konduktans egenskaper, basert på en søknad spesifikke krav.

En ytterligere self-sjekk på konduktans resultatene ble utført ved hjelp av en modulasjon metode. Her var molekylet posisjon jiggled i tre romlige retninger og konduktans verdiene observert. Først når disse raske forstyrrelsene spesifikt endret vinkel av molekylet forhold til elektroden var konduktans verdier endres, noe som indikerer at lateral kobling av elektron-baner var faktisk ansvarlig for effekten. Tao antyder også at denne modulasjon teknikken kan grovt brukes som en ny metode for å vurdere konduktans endringer i molekylær skala systemer.

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

Last Update: 18. October 2011 06:43

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