Американские учёные создали диод из одной молекулы

Уменьшение размеров электроники приведёт к снижению стоимости и улучшению производительности электронных устройств. Но не ради самой технологии, а скорее из научного интереса, исследователи из разных стран скооперировались, придумали и создали самую миниатюрную копию одного из ключевых компонентов электрических цепей.

Статья, посвящённая работе Тао (на фото) и его коллег, опубликована в журнале Nature Chemistry (фото Biodesign Institute at Arizona State University).
Статья, посвящённая работе Тао (на фото) и его коллег, опубликована в журнале Nature Chemistry (фото Biodesign Institute at Arizona State University).

Диоды встречаются в бесчисленном множестве устройств. Эти компоненты схем самых разных форм и размеров являются ключевыми ингредиентами полупроводниковой индустрии.

Однако учёные пытаются воспроизвести их и в нанометровом масштабе. "Транзисторы, к примеру, уже достигли размера в несколько десятков нанометров, что в среднем всего лишь в 20 раз больше молекулы вещества. Вот почему люди так увлечены идеей создания молекулярной электроники", — рассказывает в пресс-релизе университета Аризоны ведущий исследователь Нунцзянь Тао (Nongjian Tao).

Идея преодоления ограничения размеров кремниевых транзисторов с помощью молекул витала в воздухе давно. О том, что молекулы веществ могут стать диодами, химики-теоретики впервые заговорили ещё в 1974 году. Более 30 лет исследователи пытались реализовать теорию на практике.

В большинстве случаев использовались несколько молекул, например, молекулярные тонкие плёнки, и лишь несколько научных групп обращались к единичным молекулам. Одно из препятствий на этом пути – сложности с подключением отдельной молекулы к двум электродам, поставляющим ток, другое – получение нужной ориентации молекулы в устройстве (напомним, что диоды отличаются тем, что позволяют току течь по электрической цепи только в одной направлении).

Схема молекулярного диода: симметричная молекула (вверху) пропускает ток в обе стороны, несимметричная (внизу) перекрывает поток в одну сторону, превращаясь в одномолекулярный диод (иллюстрация Biodesign Institute at Arizona State University).
Схема молекулярного диода: симметричная молекула (вверху) пропускает ток в обе стороны, несимметричная (внизу) перекрывает поток в одну сторону, превращаясь в одномолекулярный диод (иллюстрация Biodesign Institute at Arizona State University).

"Мы смогли создать одномолекулярное устройство со строго определённой ориентацией", — говорит Тао. В своём исследовании учёные использовали ассиметричную молекулу, один её "хвост" образовывал ковалентную связь с положительно заряженным катодом, а второй – с отрицательно заряженным анодом.

Физики сравнили перенос электронов у симметричной и асимметричной молекул. В первом случае ток протекал в обе стороны, то есть молекула работала как обычный резистор. Создать второй вариант было сложнее, но он представлял для учёных куда большую ценность.

"Работать с одной молекулой интересно. Мы прикладывали напряжение, механическое усилие, измеряли ток и отклик на воздействие. Поведение отдельной молекулы определяется законами квантовой физики, в результате свойства миниатюрных устройств отличаются от таковых у стандартных. Мы параллельно изучили и эти различия", — говорит Нунцзянь.

"Лично для меня молекулярная электроника интересна не только из-за своих потенциальных приложений в качестве замены устройств на основе кремния, но и как система с уникальными электронными, механическими и оптическими свойствами. Возможно, она не просто заменит, но и дополнят работу обычных полупроводников", — добавляет учёный.


Коды для вставки в блог\форум




Интересные новости
ESA показало гигантский ледяной кратер на Марсе: видеоESA показало гигантский ледяной кратер на Марсе: видео
Ученые нашли первую домашнюю кошку Средней АзииУченые нашли первую домашнюю кошку Средней Азии
13-й запуск ракеты Rocket Lab завершился провалом — потеряно 7 спутников13-й запуск ракеты Rocket Lab завершился провалом — потеряно 7 спутников
Направление магнитного поля Земли меняется быстрее, чем считалосьНаправление магнитного поля Земли меняется быстрее, чем считалось
Пентагон задействует спутники для прицеливанияПентагон задействует спутники для прицеливания
Блок рекламы


Похожие новости

Ученые создали ударные волны сверхновых на ЗемлеУченые создали ударные волны сверхновых на Земле
Учёные заявили об ослаблении магнитного поля ЗемлиУчёные заявили об ослаблении магнитного поля Земли
Учёные отозвали статью об успешном лечении COVID-19 гидроксихлорохиномУчёные отозвали статью об успешном лечении COVID-19 гидроксихлорохином
Киборги уже рядом: китайские ученые создали искусственный глаз, который видит лучше настоящегоКиборги уже рядом: китайские ученые создали искусственный глаз, который видит лучше настоящего
Учёные испытали прототип солнечного паруса из графенаУчёные испытали прототип солнечного паруса из графена
В США создали первую подробную геологическую карту ЛуныВ США создали первую подробную геологическую карту Луны
В Индии создали бюджетный портативный аппарат ИВЛ, - СМИВ Индии создали бюджетный портативный аппарат ИВЛ, - СМИ
Инженеры команды Формулы-1 "Мерседес" создали инновационные аппараты ИВЛ менее чем за 100 часовИнженеры команды Формулы-1 "Мерседес" создали инновационные аппараты ИВЛ менее чем за 100 часов
Японские учёные разработали полностью новый электролит для литиево-ионных аккумуляторовЯпонские учёные разработали полностью новый электролит для литиево-ионных аккумуляторов
В США создали активный голеностопный экзоскелетВ США создали активный голеностопный экзоскелет
Последние новости

Подгружаем последние новости