Термоерс ланцюгів, що містять молекули фулерену С60

Як відомо, зростання швидкості обробки інформації в сучасних комп’ютерних та інших інформаційних системах, а також безперервне збільшення числа таких систем супроводжується відповідним зростанням інтенсивності виділення теплової енергії, яка викидається в навколишнє простір. В даний час обсяг таких викидів можна порівняти з енергією, достатньою для підтримки життєзабезпечення великого міста, а в майбутньому це стане значним навантаженням на світову енергетику.

В такій ситуації стає актуальною проблема розробки мініатюрних пристроїв, що перетворюють теплову енергію в електричну, з тим щоб хоча б частково знизити втрати енергії від роботи інформаційних систем. Одна з можливих схем подібного пристрою, заснована на використанні електричних ланцюгів з участю молекул фулерену С60, запропоновано та проаналізовано групою дослідників з Univ. Autónoma de Madrid (Іспанія) і Lancaster Univ. (Великобританія) [1]. Відповідно до цього підходу (див. рис.), на поверхню золотий підкладки наноситься вкрай розведений розчин фулерену С60, після висушування якого на поверхні залишаються острівці, що містять одну або декілька молекул.

Схема пристрою для вимірювання термоерс.

З метою проведення електричних вимірів зонд скануючого тунельного мікроскопа (СТМ), до якого прикладено базова напруга, пересувався по поверхні зразка. При цьому, щоб уникнути контакту між зондом ВТМ і підкладкою напрямок руху змінювалося на протилежне в момент, коли провідність ланцюга опускалася нижче порогової величини G0 = 2e2/h, відповідної квантової балістичної провідності (тут е – заряд електрона, h – постійна Планка). При наявності різниці температур T між підкладкою і наконечником ВТМ в ланцюзі виникає додаткова різниця потенціалів ΔV, величина якої пропорційна T, причому коефіцієнт пропорційності являє собою термоерс розглянутого переходу. Вимірювання термоерс проводили при двох перепадах температури (12 і 25 К) на кількох десятках зразків, приблизно половина з яких містила одну молекулу С60, а інша половина містила димери (С60)2. Відповідно до вимірів, термоерс контакту, що містить одиничну молекулу С60, варіюється від 18 до 23 мкВ/К, що є рекордом для контактного термоерс. У разі контактів, містять димери (С60)2, величина термоерс варіюється в діапазоні від 25 до 50 мкВ/К. При цьому величина термоерс, усереднена по декільком десяткам зразків, становить 33 мкВ/К Виявлена в експерименті зростаюча залежність термоерс контакту від кількості містяться в ньому молекул С60 підтверджується результатами квантовомеханических розрахунків, проведених на основі теорії функціоналу густини з використанням техніки функцій Гріна. Згідно з цими розрахунками, контакт, що містить ланцюжок з трьох молекул С60, повинен мати термоерс, у 4 рази перевищує відповідну величину для контакту на основі одиничної молекули.

 

1. C. Evangeli et al., Nano Lett. 13, 2141 (2013).

Залишити відповідь

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