Дослідники продемонстрували можливість зв’язування між собою окремих молекул за допомогою проводять струм молекулярних проводів

Дослідники з Японії і Швейцарії продемонстрували можливість зв’язування між собою окремих молекул за допомогою проводять струм молекулярних проводів. Нова методика, що отримала назву «хімічна пайка» («chemical soldering»), є кроком вперед у створенні молекулярної електроніки.

Принципова можливість створення альтернативних електричних мереж і електронних пристроїв на основі молекул.

Ще в 1974 Марк Ратнер (Mark Ratner) і Ариех Авирам (Arieh Aviram) з IBM описали, як окрема молекула може пропускати електричний струм в одному напрямку, діючи як діод, потім були запропоновані моделі, згідно з якими молекули можуть грати роль інших елементів електронних схем – перемикачів і транзисторів. Теоретично, створені з молекул електронні схеми повинні відрізнятися меншим розміром і споживати менше енергії, ніж їх кремнієві аналоги.


Рис. 1. Створені з молекул електронні схеми
повинні споживати менше енергії, ніж їх
кремнієві аналоги. (Малюнок з J. Am. Chem. Soc., 2011,
DOI: 10.1021/ja111673×).

Головна проблема, пов’язана з практичним створенням і використанням молекулярних електронних пристроїв пов’язана, насамперед, зі складністю об’єднання молекул в електронну схему. Раніше робилися спроби зв’язувати молекули за допомогою металевих проводів, однак, такий підхід є дуже складним через необхідність ретельного контролю товщини таких проводів. Альтернативне рішення проблеми – зв’язування молекул за допомогою провідних полімерів, нот до теперішнього часу було можливо об’єднати за допомогою молекулярних проводів лише обмежена кількість молекул.

Юджі Окава (Yuji Okawa) з співавторами розробив метод, що дозволяє об’єднувати в електронні схеми окремі молекули. Дослідники із групи Окава використовували в якості вихідного субстрату мономолекулярну плівку з диацетилена, нанесеного на графітову підкладку. Потім на цей субстрат дослідники наносили невелику кількість фталоцианина, образовывавшего на поверхні субстрату нанокластери. На заключному етапі дослідники перемістили щуп скануючого тунельного мікроскопа до однієї молекулі фталоцианина і, подавши на щуп пульсуюча напруга, ініціювали ланцюгову полімеризацію диацетилена, в результаті чого утворився полімерний нанопровод, який можна дотягнути до іншої молекули фталоцианина. Фталоціанін застосовується в якості барвників, а також у складах для виготовлення органічних напівпровідників і сонячних батарей. Дослідники із групи Окава вважають, що створена ними система буде вести себе як діод.

Роберт Стадлер (Robert Stadler), експерт по молекулярній електроніці з Університету Відня вважає, що метод хімічної пайки однозначно є проривом, хоча і не варто чекати і незабаром виходу пристроїв з молекулярної електроніки на ринок.

Окава зазначає, що в найближчих планах його дослідницької групи перевірка можливості роботи молекул фталоцианина в якості діодів, а також спроба зв’язати в єдине ціле і інші молекули, в той час як стратегічна мета – отримати з допомогою хімічної пайки повноцінно працюючу електронну схему, що складається тільки з молекул і молекулярних проводів.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *