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

ASU של מחקר על פיתוח מולקולה בודדת איידס של התקני ננו עתידיים

Published on March 4, 2011 at 4:35 AM

במחקר שהופיע בגיליון האחרון של כתב העת Nature Nanotechnology, Nongjian "ניו ג'רזי" טאו, חוקר במכון Biodesign ב ASU, הוכיח דרך חכמה של המוליכות החשמלית השליטה של ​​מולקולה יחידה, על ידי ניצול תכונות מכניות של המולקולה.

שליטה כזו בסופו של דבר, עשוי לשחק תפקיד בעיצוב אולטרה קטן במכשירים חשמליים, נוצר כדי לבצע משימות שימושיות עצום, החל חישה ביולוגי וכימי על התקשורת שיפור בזיכרון המחשב.

טאו מובילה צוות מחקר רגילים להתמודד עם האתגרים הכרוכים ביצירת מכשירים חשמליים בסדר גודל כזה, שם אפקטים מוזרים של העולם הקוונטי לעתים קרובות לשלוט התנהגות המכשיר. כמו טאו מסביר, נושא אחד כזה הוא הגדרה שליטה על המוליכות החשמלית של מולקולה יחידה, מצורף זוג אלקטרודות זהב.

"מולקולות מסוימות יש מאפיינים אלקטרו יוצא דופן, אשר בניגוד חומרים מבוססי סיליקון", אומר טאו. "מולקולה גם יכול לזהות מולקולות אחרות באמצעות אינטראקציות ספציפיות." אלה מאפיינים ייחודיים יכולים להציע גמישות תפקודית אדירה של מעצבי התקנים ננו.

במחקר הנוכחי, טאו בוחן את המאפיינים של מולקולות בודדות אלקטרו דחוקה בין ניצוח אלקטרודות. כאשר מתח חשמלי, וכתוצאה מכך זרימת הזרם ניתן למדוד. סוג מסוים של המולקולה, המכונה pentaphenylene, היה בשימוש, המוליכות החשמלית שלו שנבדקו.

הקבוצה של טאו היה מסוגל לשנות את המוליכות על ידי ככל סדר גודל, פשוט על ידי שינוי הכיוון של המולקולה ביחס משטחים אלקטרודה. באופן ספציפי, זווית הטיה של המולקולה שונתה, עם מוליכות עולה כמו המרחק המפריד בין אלקטרודות ירד, ולהגיע למקסימום כאשר מולקולה היה שקול בין האלקטרודות ב 90 מעלות.

הסיבה לתנודות הדרמטית מוליכות קשור שנקרא אורביטלים pi של האלקטרונים המרכיבים את מולקולות, ואת האינטראקציה שלהם עם אורביטלים אלקטרונים אלקטרודות. כפי שמציין טאו, אורביטלים pi יכול להיחשב ענני אלקטרונים, בולטות בניצב משני צידי המטוס של המולקולה. כאשר זווית ההטיה של מולקולה לכודים בין שתי אלקטרודות משתנה, אלה אורביטלים pi יכול לבוא במגע ולהתמזג עם אורביטלים אלקטרון הכלול האלקטרודה זהב - תהליך המכונה צימוד לרוחב. זה צימוד לרוחב של אורביטלים יש את ההשפעה של הגדלת מוליכות.

במקרה של המולקולה pentaphenylene, השפעת צימוד לרוחב בלטה, עם רמות המוליכות להגדיל עד פי 10 את הצימוד לרוחב של אורביטלים נכנס לשחק יותר. לעומת זאת, מולקולת tetraphenyl משמש לשלוט על ניסויים לא תערוכה צימוד לרוחב ערכי המוליכות נשאר קבוע, ללא תלות בזווית הטיה להחיל את המולקולה. טאו אומר כי מולקולות כעת ניתן שנועד או לנצל או למזער תופעות צימוד לרוחב של אורביטלים, ובכך לאפשר את כוונון עדין של תכונות המוליכות החשמלית, המבוסס על דרישות ספציפיות של היישום.

עוד על עצמי לבדוק את התוצאות מוליכות בוצע בשיטת אפנון. הנה, את עמדת מולקולה היה להיטלטל 3 כיוונים מרחביים ערכי המוליכות ציין. רק כאשר הפרעות אלה מהיר במיוחד שינו את זווית ההטיה של המולקולה ביחס האלקטרודה היו ערכי מוליכות שונה, המציין כי צימוד לרוחב של אורביטלים האלקטרון אכן היה אחראי על אפקט. טאו גם מציע כי טכניקה זו אפנון ניתן להחיל רחב ככל שיטה חדשה להערכת השינויים המוליכות של מערכות בקנה מידה מולקולרי.

המחקר נתמך על ידי משרד האנרגיה - תוכנית היסוד למדע אנרגיה.

בנוסף לניהול מרכז במכון Biodesign עבור הביו ו Biosensors, טאו הוא פרופסור בבית הספר של המחשב, חשמל, הנדסת אנרגיה, על אירה של ASU א פולטון בתי ספר להנדסה, פרופסור הקשור לכימיה וביוכימיה, פיזיקה חומר הנדסי.

מקור: http://www.asu.edu/

Last Update: 16. October 2011 02:14

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