A Pesquisa de ASU sobre a Única Molécula Ajuda à Revelação dos Dispositivos Futuros de Nanoscale

Na pesquisa que aparece em uma introdução recente da Nanotecnologia da Natureza do jornal, Nongjian “NJ” Tao, um pesquisador no Instituto de Biodesign em ASU, demonstrou uma maneira inteligente de controlar a condutibilidade elétrica de uma única molécula, explorando as propriedades mecânicas da molécula.

Tal controle eventualmente pode jogar um papel no projecto de dispositivos elétricos ultra-minúsculos, criado para executar tarefas úteis inumeráveis, de biológico e do produto químico que detectam a melhorar telecomunicações e memória do computador.

Tao conduz uma equipa de investigação usada a tratar os desafios envolvidos em criar dispositivos elétricos deste tamanho, onde os efeitos subtis do mundo do quantum dominam frequentemente o comportamento do dispositivo. Como Tao explica, uma tal edição é de definição e de controlo a condutibilidade elétrica de uma única molécula, anexada a um par de eléctrodos do ouro.

“Algumas moléculas têm as propriedades electromecânicas incomuns, que são materiais silicone-baseados desiguais,” Tao dizem. “Uma molécula pode igualmente reconhecer outras moléculas através das interacções específicas.” Estas propriedades originais podem oferecer a flexibilidade funcional tremenda aos desenhistas de dispositivos do nanoscale.

Na pesquisa actual, Tao examina as propriedades electromecânicas das únicas moléculas imprensadas entre os eléctrodos de condução. Quando uma tensão é aplicada, um fluxo resultante da corrente pode ser medido. Um tipo particular de molécula, conhecido como o pentaphenylene, foi usado e sua condutibilidade elétrica foi examinada.

O grupo de Tao podia variar perto a condutibilidade tanto quanto um ordem de grandeza, simplesmente mudando a orientação da molécula no que diz respeito às superfícies do eléctrodo. Especificamente, o ângulo de inclinação da molécula foi alterado, com a condutibilidade que aumenta enquanto a distância que separa os eléctrodos diminuído, e alcançando um máximo quando a molécula poised entre os eléctrodos em 90 graus.

A razão para a flutuação dramática na condutibilidade tem que fazer com os orbitals assim chamados do pi dos elétrons que compo as moléculas, e sua interacção com os orbitals do elétron nos eléctrodos anexados. Como notas de Tao, os orbitals do pi podem ser pensados como de nuvens de elétron, projectando-se perpendicular de um ou outro lado do plano da molécula. Quando o ângulo de inclinação de uma molécula prendida entre dois eléctrodos é alterado, estes orbitals do pi podem vir no contacto e misturar-se com os orbitals do elétron contidos no eléctrodo do ouro - um processo conhecido como o acoplamento lateral. Este acoplamento lateral dos orbitals tem o efeito de aumentar a condutibilidade.

No caso da molécula do pentaphenylene, o efeito lateral do acoplamento era pronunciado, com condutibilidade nivela o aumento de até 10 vezes enquanto o acoplamento lateral dos orbitals entrou o maior jogo. Ao contrário, a molécula do tetraphenyl usada como um controle para as experiências não exibiu o acoplamento lateral e os valores da condutibilidade permaneceram constantes, apesar do ângulo de inclinação aplicado à molécula. Tao diz que as moléculas podem agora ser projectadas à façanha ou minimizar os efeitos laterais do acoplamento dos orbitals, permitindo desse modo se ajustar de propriedades da condutibilidade, com base nas exigências específicas de uma aplicação.

Uma auto-avaliação mais adicional nos resultados da condutibilidade foi realizada usando um método da modulação. Aqui, a posição da molécula foi sacudida em 3 sentidos espaciais e os valores da condutibilidade foram observados. Somente quando estas perturbação rápidas mudaram especificamente o ângulo de inclinação da molécula relativo ao eléctrodo eram os valores da condutibilidade alterados, indicando que o acoplamento lateral de orbitals do elétron era certamente responsável para o efeito. Tao igualmente sugere que esta técnica da modulação possa amplamente ser aplicada enquanto um método novo para avaliar a condutibilidade muda em sistemas da molecular-escala.

A pesquisa foi apoiada pelo Ministério de Energia - programa Básico da Ciência da Energia.

Além do que a direcção do Centro do Instituto de Biodesign para a Bioelectrónica e os Biosensors, Tao é um professor na Escola de Elétrico, Computador, e Engenharia da Energia, no IRA A. Fulton Escola da Engenharia, e um professor afiliado de ASU da engenharia da química e da bioquímica, da física e do material.

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

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