Pull to refresh

Учёные создали эффективный диод из одной молекулы

Popular science Nanotechnologies Physics
image

Группа физиков из инженерной школы прикладных наук Колумбийского университета разработала технологию получения полноценных диодов размером всего в одну молекулу. Работа велась под руководством помощника профессора прикладной физики Латы Венкатараман.

Их «молекулярный диод» работает эффективнее аналогов, создававшихся ранее, и имеет все шансы стать первым нанодиодом, подходящим для создания наноустройств. Работа была опубликована 25 мая в журнале Nature Nanotechnology.

Сегодняшняя минитюаризация электроники занимала умы учёных ещё в прошлом веке. В 1974 году А. Авирам и М. Ратнер предположили в своей работе, что единственная молекула может работать, как выпрямитель, и тем самым положили начало современной микроэлектронике.

С тех пор исследователи установили, что единичные молекулы, связанные с металлическими электродами (мономолекулярное соединение), можно заставить играть роль различных элементов электрических схем – резисторов, переключателей, транзисторов и диодов. При этом в таком поведении молекул принимают непосредственное участие квантовые эффекты.



В течение 40 лет предпринимались попытки создать асимметричную молекулу, эмулирующую работу классического диода с p-n переходами. Но предыдущие нанодиоды обладали низкой проводимостью, плохими коэффициентами выпрямления (отношением пропускного тока к запорному) и требовали высоких напряжений для работы.

Созданный исследователями диод, созданный на основе олигомера (молекулы в виде цепочки из одинаковых звеньев) диоксида тиофена, имеет коэффициент выпрямления более 250 (в 5 раз выше предыдущих попыток) и работает при напряжениях от 370 мВ.

«Наш подход позволил создать диод из одной молекулы с коэффициентом выпрямления более 250 и разрешённым током до 0.1 мкA,- говорит Венкатараман. – Создание устройств с активными элементами размером в одну молекулу давно было мечтой учёных, занимающихся нанотехнологиями. Эта цель, которая с 1974 была „святым Граалем“ молекулярной электроники, представляет собой минимально возможный размер, который может иметь электронное устройство».



Подход учёных состоит в том, чтобы асимметричной была не только молекула, но и её окружение. Хороших результатов удалось добиться, поместив её в ионный раствор и использовав золотые электроды разных размеров.

«Удивительно, что мы можем разработать и создать контур молекулярных размеров, который способен будет делать что-либо практичное,- говорит Венкатараман. – Это на самом деле триумф, создать такую вещь, которую невозможно увидеть невооружённым глазом, но которая при этом работает, как задумано».
Tags:
Hubs:
Total votes 35: ↑24 and ↓11 +13
Views 10K
Comments Comments 6