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La Ricerca di ASU sulla Singola Molecola Aiuta lo Sviluppo delle Unità Future di Nanoscale

Published on March 4, 2011 at 4:35 AM

Nella ricerca che compare in un'emissione recente della Nanotecnologia della Natura del giornale, Nongjian “NJ„ Tao, un ricercatore all'Istituto di Biodesign a ASU, ha dimostrato un modo abile di gestire la conduttanza elettrica di singola molecola, sfruttando i beni meccanici della molecola.

Tale controllo finalmente può svolgere un ruolo nella progettazione degli aggeggi elettrici ultra-minuscoli, creata per eseguire le mansioni utili innumerevoli, da biologico e dal prodotto chimico che percepiscono a migliorare le telecomunicazioni e la memoria di computer.

Tao piombo un gruppo di ricerca utilizzato ad occuparsi delle sfide comportate nella creazione delle unità elettriche di questa dimensione, dove gli effetti originali del mondo di quantum dominano spesso il comportamento dell'unità. Come Tao spiega, un'tale emissione è definente e gestente la conduttanza elettrica di singola molecola, fissata ad un paio degli elettrodi dell'oro.

“Alcune molecole hanno beni elettromeccanici insoliti, che sono ada materiali basati a silicio dissimili,„ Tao dice. “Una molecola può anche riconoscere altre molecole via le interazioni specifiche.„ Questi beni unici possono offrire la flessibilità funzionale tremenda ai progettisti delle unità del nanoscale.

Nella ricerca corrente, Tao esamina i beni elettromeccanici di singole molecole interposte fra gli elettrodi di conduzione. Quando una tensione è applicata, un flusso risultante della corrente può essere misurato. Un tipo particolare di molecola, conosciuto come pentaphenylene, è stato usato e la sua conduttanza elettrica è stata esaminata.

Il gruppo di Tao poteva variare la conduttanza vicino tanto come ordine di grandezza, semplicemente cambiando l'orientamento della molecola riguardo alle superfici dell'elettrodo. Specificamente, l'angolo di inclinazione della molecola è stato alterato, con conduttanza che aumenta poichè la distanza che separa gli elettrodi in diminuzione e raggiungente un massimo quando la molecola era sospesa fra gli elettrodi a 90 gradi.

La ragione per la fluttuazione drammatica nella conduttanza riguarda i cosiddetti orbitali di pi degli elettroni che compongono le molecole e la loro interazione con gli orbitali dell'elettrone negli elettrodi fissati. Come note di Tao, gli orbitali di pi possono essere pensati come a nuvole di elettrone, sporgendo perpendicolarmente da qualsiasi lato del piano della molecola. Quando l'angolo di inclinazione di una molecola bloccata fra due elettrodi è alterato, questi orbitali di pi possono entrare in contatto e mescolarsi con gli orbitali dell'elettrone contenuti nell'elettrodo dell'oro - un trattamento conosciuto come l'accoppiamento laterale. Questo accoppiamento laterale degli orbitali ha l'effetto di aumento della conduttanza.

Nel caso della molecola del pentaphenylene, l'effetto laterale dell'accoppiamento era pronunciato, con conduttanza livella l'aumento delle fino a 10 volte poichè l'accoppiamento laterale degli orbitali ha entrato in maggior gioco. Al contrario, la molecola di tetraphenyl usata come controllo per gli esperimenti non ha esibito l'accoppiamento laterale ed i valori di conduttanza sono rimanere costanti, indipendentemente dall'angolo di inclinazione applicato alla molecola. Tao dice che le molecole possono ora essere progettate all'impresa o minimizzare gli effetti laterali dell'accoppiamento degli orbitali, quindi permettenti regolarsi dei beni di conduttanza, in base ai requisiti specifici di un'applicazione.

Un'autoverifica ulteriore sui risultati di conduttanza è stata effettuata facendo uso di un metodo di modulazione. Qui, la posizione della molecola è stata scossa in 3 direzioni spaziali ed i valori di conduttanza sono stati osservati. Soltanto quando queste perturbazioni rapide specificamente hanno cambiato l'angolo di inclinazione della molecola riguardante l'elettrodo erano i valori di conduttanza alterati, indicando che l'accoppiamento laterale degli orbitali dell'elettrone era effettivamente responsabile dell'effetto. Tao egualmente suggerisce che questa tecnica di modulazione possa applicarsi largamente mentre un nuovo metodo per la valutazione della conduttanza cambia nei sistemi del molecolare-disgaggio.

La ricerca è stata supportata dal Dipartimento Per L'Energia - Programma Di Base di Scienza di Energia.

Oltre a dirigere il Centro dell'Istituto di Biodesign per Bioelettronica ed i Biosensori, Tao è il professor nel Banco di Elettrico, Computer ed Assistenza Tecnica di Energia, all'IRA A. Fulton Schools di Assistenza Tecnica ed il professor affiliato di ASU di assistenza tecnica di chimica e della biochimica, di fisica e del materiale.

Sorgente: http://www.asu.edu/

Last Update: 12. January 2012 18:12

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