La Recherche d'ASU sur la Molécule Unique Facilite le Développement de Futurs Dispositifs de Nanoscale

Published on March 4, 2011 at 4:35 AM

Dans la recherche apparaissant dans une délivrance récente de la Nanotechnologie de Nature de tourillon, Nongjian « NJ » Tao, un chercheur à l'Institut de Biodesign à ASU, a expliqué une voie intelligente de régler la conductibilité électrique d'une molécule unique, en exploitant les propriétés mécaniques de la molécule.

Un Tel contrôle éventuellement peut jouer un rôle dans le design des gadgets électriques ultra-minuscules, produit pour effectuer des tâches utiles innombrables, de biologique et du produit chimique se sentant à améliorer la télécommunication et la mémoire de l'ordinateur.

Tao aboutit une équipe de recherche utilisée à traiter les défis nécessités en produisant les dispositifs électriques de cette taille, où les effets originaux du monde de tranche de temps dominent souvent le comportement de dispositif. Comme Tao explique, une telle délivrance est définissante et réglante la conductibilité électrique d'une molécule unique, fixée à une paire d'électrodes d'or.

« Quelques molécules ont des propriétés électromécaniques inhabituelles, qui sont les matériaux silicium-basés différents, » Tao dit. « Une molécule peut également identifier d'autres molécules par l'intermédiaire des interactions particulières. » Ces seules propriétés peuvent offrir la souplesse fonctionnelle énorme aux créateurs des dispositifs de nanoscale.

Dans la recherche actuelle, Tao examine les propriétés électromécaniques des molécules uniques serrées entre les électrodes de conduite. Quand une tension est appliquée, un flux donnant droit du courant peut être mesuré. Un type particulier de molécule, connu sous le nom de pentaphenylene, a été utilisé et sa conductibilité électrique a été examinée.

Le groupe de Tao pouvait varier la conductibilité par autant qu'un ordre de grandeur, simplement en changeant l'orientation de la molécule en ce qui concerne les surfaces d'électrode. Particulièrement, la cornière d'inclinaison de la molécule a été modifiée, avec la conductibilité montant pendant que la distance séparant les électrodes diminuée, et atteignant un maximum quand la molécule a été portée en équilibre entre les électrodes à 90 degrés.

La raison de la variation excessive dans la conductibilité doit faire avec les soi-disant orbitales de pi des électrons composant les molécules, et leur interaction avec des orbitales d'électron dans les électrodes jointes. Comme notes de Tao, des orbitales de pi peuvent être considérées comme des nuages d'électron, dépassant perpendiculairement de l'un ou l'autre de côté du plan de la molécule. Quand la cornière d'inclinaison d'une molécule enfermée entre deux électrodes est modifiée, ces orbitales de pi peuvent venir en contact et se mélanger avec des orbitales d'électron contenues dans l'électrode d'or - un procédé connu sous le nom de couplage transversal. Ce couplage transversal des orbitales a l'effet d'augmenter la conductibilité.

Dans le cas de la molécule de pentaphenylene, l'effet transversal de couplage était prononcé, avec la conductibilité nivelle augmenter jusqu'à 10 fois pendant que le couplage transversal des orbitales entrait dans un jeu plus grand. En revanche, la molécule de tetraphenyl utilisée comme contrôle pour les expériences n'a pas montré le couplage transversal et les valeurs de conductibilité sont demeurées constantes, indépendamment de la cornière d'inclinaison appliquée à la molécule. Tao dit que les molécules peuvent maintenant être conçues à l'exploit ou réduire à un minimum des effets transversaux de couplage des orbitales, permettant de ce fait le réglage fin des propriétés de conductibilité, basé sur les besoins spécifiques d'une application.

Un autre auto-test sur les résultats de conductibilité a été effectué suivre une méthode de modulation. Ici, la position de la molécule a été secouée dans 3 sens spatiaux et les valeurs de conductibilité ont été observées. Seulement quand ces perturbations rapides ont particulièrement changé la cornière d'inclinaison de la molécule relativement à l'électrode étaient les valeurs de conductibilité modifiées, indiquant que le couplage transversal des orbitales d'électron était en effet responsable de l'effet. Tao propose également que cette technique de modulation puisse être grand appliquée pendant qu'une méthode neuve pour évaluer la conductibilité change dans des systèmes de moléculaire-échelle.

La recherche a été supportée par le Département de l'Énergie - programme De base de la Science d'Énergie.

En plus de diriger le Centre de l'Institut de Biodesign pour la Bioélectronique et des Biocapteurs, Tao est un professeur dans l'École d'Élém. Élect., Ordinateur, et Bureau D'études d'Énergie, à l'IRA A. Fulton Schools du Bureau D'études, et un professeur filiale d'ASU du bureau d'études de chimie et de biochimies, de physique et de matériau.

Source : http://www.asu.edu/

Last Update: 12. January 2012 18:08

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