Версия для слабовидящих
Новый одномолекулярный диод оказался в 50 раз производительнее аналогов Печать Email
Новости науки
27.05.2015

В феврале 2014 года команда французских инженеров-физиков представила миру первый одномолекулярный светодиод. Теперь их американские коллеги из инженерного института при Колумбийском университете утверждают, что в рамках своего нового исследования им удалось создать устройства, производительность которых в 50 раз выше, чем у аналогов.

Статья, опубликованная в журнале Nature Nanotechnology, описывает суть эксперимента и методику производства одномолекулярных диодов. Авторы исследования пишут, что их разработка является первой в мире обладающей реальными перспективами к использованию в наноразмерных устройствах.

"Наша новая методика привела к созданию одномолекулярных диодов с высокой ректификацией и большой силой тока, около 0,1 микроампера. Создание устройства, где активным компонентом была бы только одна молекула, долгое время было заветной мечтой в области нанотехнологий, и теперь мы приблизились к ней вплотную", — рассказывает ведущий автор исследования Лата Венкатараман (Latha Venkataraman).

Одиночные молекулы представляют собой некий предел миниатюризации электронных устройств. Идея создания одномолекулярных диодов впервые была предложена Арье Авирамом (Arieh Aviram) и Марком Ратнером (Mark Ratner) в 1974 году. Учёные предположили, что молекула может выступать в качестве выпрямителя — одностороннего проводника электрического тока. С тех пор исследователи активно изучали транспортные свойства различных молекул.

В ходе многочисленных экспериментов выяснилось, что одиночные молекулы, прикреплённые к металлическим электродам, могут выступить в роли различных элементов схемы, в том числе резисторов, переключателей, транзисторов и, собственно, диодов. Также стало известно, что в проводящих свойствах молекулярных соединений можно увидеть проявление различных квантово-механических эффектов, к примеру, интерференции.

Поскольку диод выступает в роли клапана для электроэнергии, его структура должна быть асимметричной: чтобы на ток, идущий в одном направлении действовала одна среда, а на идущий в противоположном направлении — другая. Для этого исследователи создали молекулы с асимметричным строением.

"Асимметричные молекулы сами по себе обладают некоторыми свойствами диодов, однако их эффективность оставляет желать лучшего. Правильно сконструированный диод должен позволять току идти только в одном направлении — в направлении "включено" — и должен пропускать много тока. Асимметричные молекулярные конструкции, как правило, страдают от очень скудного потока в любом направлении. Поэтому нашей целью было создание такого молекулярного диода, у которого соотношения пропуска тока в направлении "включено" к направлению "выключено" было бы максимальным", — рассказывает соавтор исследования Брайан Капоцци (Brian Capozzi).

Венкатараман и её коллеги решили побороть сложности, создав асимметрию в среде вокруг молекулы. Этого эффекта учёным удалось достичь относительно простым методом: активную молекулу окружили ионным раствором и использовали золотые металлические электроды различных размеров.

В результате получилось достичь коэффициента ректификации, эквивалентного 250 — а это в 50 раз выше, чем у предыдущих аналогов. Течение тока в направлении "включено" составило 0,1 мкА, что, как отмечает профессор Венкатараман, довольно много для единичной молекулы.

В настоящее время учёные из США работают над дальнейшим повышением коэффициента ректификации и исследованием фундаментальной физики, стоящей за экспериментом. Огромным преимуществом новой разработки, по словам исследователей, является её универсальность: она может быть использована в наноразмерных устройствах любого типа, в том числе и тех что изготовлены с использованием графеновых электродов.

Источник - http://www.vesti.ru/doc.html?id=2611477

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта