Вчені створили ефективний діод з однієї молекули

Група фізиків з інженерної школи прикладних наук Колумбійського університету розробила технологію одержання повноцінних діодів розміром всього в одну молекулу. Робота велася під керівництвом помічника професора прикладної фізики Лати Венкатараман.

Їх «молекулярний діод» працює ефективніше аналогів, які створювалися раніше, і має всі шанси стати першим нанодиодом, відповідним для створення наноустройств. Робота була опублікована 25 травня в журналі Nature Nanotechnology.

Сьогоднішня минитюаризация електроніки займала розуми вчених ще в минулому столітті. У 1974 році А. Авирам і М. Ратнер припустили в своїй роботі, що єдина молекула може працювати, як випрямляч, і тим самим поклали початок сучасній мікроелектроніці.

З тих пір дослідники встановили, що поодинокі молекули, пов’язані з металевими електродами (мономолекулярное з’єднання), можна змусити грати роль різних елементів електричних схем – резисторів, перемикачів, транзисторів і діодів. При цьому в такій поведінці молекул беруть безпосередню участь квантові ефекти.

Протягом 40 років робилися спроби створити асиметричну молекулу, эмулирующую роботу класичного діоди з p-n переходами. Але попередні нанодиоды володіли низькою провідністю, поганими коефіцієнтами випрямлення (відношенням пропускного струму до запірного) і вимагали високих напруг для роботи.

Створений дослідниками діод, створений на основі олігомеру (молекули у вигляді ланцюжки з однакових ланок) діоксиду тіофену, має коефіцієнт випрямлення більше 250 (в 5 разів вище попередніх спроб) і працює при напругах від 370 мВ.

«Наш підхід дозволив створити діод з однієї молекули з коефіцієнтом випрямлення більш 250 і дозволеним струмом до 0.1 мкА,– каже Венкатараман. – Створення пристроїв з активними елементами розміром в одну молекулу давно було мрією вчених, що займаються нанотехнологіями. Ця мета, яка з 1974 була „святим Граалем“ молекулярної електроніки, представляє собою мінімально можливий розмір, який може мати електронний пристрій».

Підхід вчених полягає в тому, щоб асиметричної була не тільки молекула, але і її оточення. Хороших результатів вдалося домогтися, помістивши її в іонний розчин і використавши золоті електроди різних розмірів.

«Дивно, що ми можемо розробити і створити контур молекулярних розмірів, який здатний буде робити що-небудь практичне,– каже Венкатараман. – Це справді тріумф, створити таку річ, яку неможливо побачити неозброєним оком, але яка при цьому працює як задумано».

Залишити відповідь

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