Совместными усилиями ученых из США и России изучены свойства молекулярного диода

-->

Совместная работа исследователей из США и России продемонстрировала возможность измерения диодных свойств единичной молекулы, а также возможность контроля ориентации молекулы между двумя электродами. Результаты являются важным шагом вперед в области молекулярной электроники.

Диоды играют роль электронных «запорных клапанов» для схем, позволяя току течь лишь в одном направлении, схемы на основе диодов применяют для преобразования переменного тока в постоянный. Исследователи полагают, что в рамках молекулярных электронных схем молекулы, играющие роль диодов, будут важными компонентами, поэтому важно убедиться в том, что диод ориентирован в правильном направлении.

Ранее для создания подобных диодов, отмечает участник работы Нунцзянь Тао (Nongjian Tao) из Университета штата Аризона, чаще всего использовались тонкие молекулярные пленки. При переходе к применению отдельных молекул специалистам предстояло решить две основные проблемы. Во-первых, необходимо было отыскать такую молекулу, которая формировала бы устойчивую связь с веществом электродов. Во-вторых, требовалось найти способ сориентировать молекулу заданным образом, поскольку физически симметричные соединения могут служить лишь резисторами, но никак не диодами.

Исмаэль Диез-Перес (Ismael Díez-Pérez) из Университета Аризоны, Иван Олейник (Ivan I. Oleynik) из Института физической химии РАН и соавторы изучили кандидат в диоды – асимметрическую линейную молекулу, состоящую из двух пиримидинильных циклов (электрононедостаточные), связанных с электроноизбыточным бифенильным фрагментом. В качестве образца для сравнения в экспериментах использовался симметричный тетрафенил.

symmetry.jpg Симметричная молекула (тетрафенил) может служить резистором, а несимметричная (бифенил-бипиримидинил) — диодом (иллюстрация авторов работы)

Для измерения диодных свойств молекулы исследователи закрепили каждый из ее концов на золотом электроде. Один из электродов представляет собой плоскую золотую поверхность, а другой – покрытый золотом щуп сканирующего туннельного микроскопа. Связывание молекулы с золотом осуществляли за счет тиольных групп. Для того, чтобы удостовериться в верной ориентации молекулы одну тиольную группу защищали цианоэтильной, а другую – триметилсилильной, поочередно снимая защиту и закрепляя молекулу сначала на одном, а потом на другом электроде.

Для того чтобы снять вольт-амперную характеристику диода, ученые изменяли расстояние между электродами и наблюдали за тем, как схема реагирует на эти изменения. Измерение силы тока с помощью щупа сканирующего туннельного микроскопа показало, что исследователям удалось добиться правильной ориентации молекулы, и то, что молекула обладает односторонней проводимостью, причем ток протекает от бипиримидинила к бифенилу.

iv.jpg Вольт-амперная характеристика молекулярного диода, снятая в вакуумной камере при температуре 10 К (иллюстрация авторов работы)

Исследователи также тщательно проанализировали механические и химические свойства молекул. «Устройства молекулярной электроники как точные аналоги кремниевых элементов меня мало интересуют», — заявляет г-н Тао. По мнению ученого, уникальные механические, оптические и электронные характеристики молекулярных устройств позволяют использовать их при создании схем, которые дополняют, а не заменяют собой традиционные полупроводниковые.

Опубликовано в NanoWeek,


Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4.9 (27 votes)
Источник(и):

http://www.chemport.ru/datenews.php?…

http://science.compulenta.ru/467281/

http://www.biodesign.asu.edu/…ecular-diode



nikst аватар
  • Хорошее сообщение… Результаты являются важным шагом вперед в области молекулярной электроники.

Своеобразный прорыв в этой области…