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

Het Onderzoek van ASU naar Enige Molecule Helpt Ontwikkeling van Toekomstige Apparaten Nanoscale

Published on March 4, 2011 at 4:35 AM

In onderzoek dat in een recente uitgave van de Nanotechnologie van de dagboekAard verschijnt, heeft Nongjian „NJ“ Tao, een onderzoeker bij het Instituut Biodesign bij ASU, een knappe manier aangetoond om elektrogeleidingsvermogen van één enkele molecule te controleren, door de mechanische eigenschappen van de molecule te exploiteren.

Dergelijke controle kan uiteindelijk een rol in het ontwerp van ultra-uiterst kleine elektrogadgets spelen, dat wordt gecreeerd om horde nuttige taken, van het biologische en chemische ontdekken aan het verbeteren van telecommunicaties en computergeheugen uit te voeren.

Tao leidt een gebruikt onderzoeksteam tot het behandelen van de uitdagingen die in het creëren van elektroapparaten van deze grootte met zich worden gebracht mee, waar de originele gevolgen van de quantumwereld vaak apparatengedrag overheersen. Zoals Tao verklaart, bepaalt één dergelijke kwestie en controleert het elektrogeleidingsvermogen van één enkele molecule, in bijlage aan een paar gouden elektroden.

„Sommige molecules hebben ongebruikelijke elektromechanische eigenschappen, die in tegenstelling tot op silicium-gebaseerde materialen zijn,“ Tao zegt. Een „molecule kan andere molecules via specifieke interactie ook erkennen.“ Deze unieke eigenschappen kunnen enorme functionele flexibiliteit aan ontwerpers van nanoscaleapparaten aanbieden.

In het huidige onderzoek, onderzoekt Tao de elektromechanische eigenschappen van enige molecules die tussen het leiden van elektroden worden geklemd. Wanneer een voltage wordt toegepast, kan een resulterende stroom van stroom worden gemeten. Een bepaald type van molecule, dat als pentaphenylene wordt bekend, werd gebruikt en zijn elektrogeleidingsvermogen onderzocht.

Groep van Tao kon het geleidingsvermogen variëren langs zo zoals veel een grootteorde, eenvoudig door de richtlijn van de molecule met betrekking tot de elektrodenoppervlakten te veranderen. Specifiek, werd de de schuine standhoek van de molecule veranderd, met geleidingsvermogen dat als afstand toeneemt die de verminderde elektroden scheidt, en een maximum bereikt toen de molecule tussen de elektroden bij 90 graden in evenwicht werd gehouden.

De reden voor de dramatische schommeling in geleidingsvermogen moet met de zogenaamde piorbits van de elektronen omhoog makend de molecules, en hun interactie met elektronenorbits in de elektroden in bijlage doen. Aangezien Tao de nota's, piorbits van als elektronenwolken kunnen worden gedacht, loodrecht uitpuilend van één van beide kant van het vliegtuig van de molecule. Wanneer de schuine standhoek van een molecule die tussen twee elektroden wordt opgesloten wordt veranderd, kunnen deze piorbits in contact en mengsel met elektronenorbits komen in de gouden elektrode - een proces dat als zijkoppeling wordt bekend. Deze zijkoppeling van orbits heeft het effect van stijgend geleidingsvermogen.

In het geval van de pentaphenylenemolecule, werd het zijkoppelingseffect uitgesproken, met geleidingsvermogenniveaus die tot 10 keer verhogen aangezien de zijkoppeling van orbits in groter spel kwam. In tegenstelling, stelde de tetraphenylmolecule die als controle voor de experimenten wordt geen zijkoppeling gebruikt tentoon en de geleidingsvermogenwaarden bleven constant, ongeacht de schuine standhoek die op de molecule wordt toegepast. Tao zegt dat de molecules nu kunnen worden ontworpen of zijkoppelingsgevolgen van orbits exploiteren of minimaliseren, daardoor toelatend de verfijning van geleidingsvermogeneigenschappen, gebaseerd op toepassing-specifieke vereisten.

Een verdere zelf-controle van de geleidingsvermogenresultaten werd uitgevoerd gebruikend een modulatiemethode. Hier, werd de positie van de molecule zacht gewrikt in 3 ruimterichtingen en de geleidingsvermogenwaarden genomen waar. Slechts toen deze snelle storingen specifiek veranderden was de schuine standhoek van de molecule met betrekking tot de elektrode veranderd geleidingsvermogenwaarden die erop wijzen, dat de zijkoppeling van elektronenorbits inderdaad van het effect de oorzaak was. Tao stelt ook voor dat deze modulatietechniek ruim als nieuwe methode kan worden toegepast om geleidingsvermogenveranderingen in moleculair-schaalsystemen te evalueren.

Het onderzoek werd gesteund door het Ministerie van Energie - het Basisprogramma van de Wetenschap van de Energie.

Naast het leiden van het Centrum van het Instituut Biodesign voor Bioelectronics en Biosensors, is Tao een professor in de School van Elektro, Computer, en de Techniek van de Energie, bij Ira A. Fulton Scholen van ASU van Techniek, en een aangesloten professor van chemie en biochemie, fysica en materiële techniek.

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

Last Update: 12. January 2012 18:42

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