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



Вспомним другие новости из этого раздела?


Наука и техника

←+Ctrl+→

Интересные новости
«Хаббл» получил удивительный снимок далекой галактики«Хаббл» получил удивительный снимок далекой галактики
Boeing будет доставлять людей на Луну прямыми рейсамиBoeing будет доставлять людей на Луну прямыми рейсами
Потрясающие снимки атомов, сделанные 4D-микроскопом: взгляд изнутриПотрясающие снимки атомов, сделанные 4D-микроскопом: взгляд изнутри
Нейросеть сама догадалась, что Земля крутится вокруг СолнцаНейросеть сама догадалась, что Земля крутится вокруг Солнца
Студентка создала костюм, имитирующий движения динозавраСтудентка создала костюм, имитирующий движения динозавра
Блок рекламы


Похожие новости

Беспроводной пылесос Xiaomi Mi Handheld Vacuum Cleaner 1C — доступная альтернатива моделям DysonБеспроводной пылесос Xiaomi Mi Handheld Vacuum Cleaner 1C — доступная альтернатива моделям Dyson
Американские астронавты вышли в открытый космос с МКСАмериканские астронавты вышли в открытый космос с МКС
Учёные всё ближе к созданию полностью оптических нейронных сетейУчёные всё ближе к созданию полностью оптических нейронных сетей
Первые кадры сверхбыстрого вращения молекулы: уникальное видеоПервые кадры сверхбыстрого вращения молекулы: уникальное видео
Украинские школьники получили «золото» и «серебро» на международной олимпиаде по математикеУкраинские школьники получили «золото» и «серебро» на международной олимпиаде по математике
Маск хочет испытать беспроводной интерфейс «компьютер-мозг» на людях в следующем годуМаск хочет испытать беспроводной интерфейс «компьютер-мозг» на людях в следующем году
Ученые создали искусственный эмбрион человека из стволовых клетокУченые создали искусственный эмбрион человека из стволовых клеток
Исследователи из Microsoft создали нейросеть, которая создает картинки по описаниюИсследователи из Microsoft создали нейросеть, которая создает картинки по описанию
В Японии создали робота-баскетболиста, который забрасывает 3-очковыеВ Японии создали робота-баскетболиста, который забрасывает 3-очковые
Математики создали проблему, которую не может решить машинаМатематики создали проблему, которую не может решить машина
Последние новости

Подгружаем последние новости