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

ASU forskning på eneste molekyl Aids Utvikling av Future nanoskala enheter

Published on March 4, 2011 at 4:35 AM

I forskning vises i en fersk utgave av tidsskriftet Nature nanoteknologi, har Nongjian "NJ" Tao, en forsker ved Biodesign institutt ved ASU, viste en smart måte å kontrollere elektriske ledningsevne på et enkelt molekyl, ved å utnytte molekylet mekaniske egenskaper.

Slik kontroll til slutt kan 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.

Tao leder et forskerteam som brukes til å håndtere de utfordringene innebar å skape elektriske enheter av denne størrelse, 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," Tao sier. "Et molekyl kan også gjenkjenne andre molekyler via spesifikke interaksjoner." Disse unike egenskapene kan gi 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 dens 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 molekylet tilt vinkel endret 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 vinkel 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 i 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 være bredt brukes som en ny metode for å vurdere konduktans endringer i molekylær skala systemer.

Forskningen ble støttet av Department of Energy - Basic Energy Science program.

I tillegg til å dirigere Biodesign instituttets Center for Bioelectronics og biosensorer, er Tao professor ved School of Electrical, Computer, og Energy Engineering, ved ASU er Ira A. Fulton Schools of Engineering, og et tilknyttet professor i kjemi og biokjemi, fysikk og materiale engineering.

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

Last Update: 6. October 2011 08:48

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