اتصالات مناسب برای الکترونیک مولکولی

[fr.chemi3t]

پژوهشگران موسسه فریتز هابر از انجمن ماکس پلانک برلین از نانوسیمی استفاده کرده‌اند که می‌تواند جریان را بین ترانزیستورهای مولکولی هدایت کند.

الکترونیک آینده می‌تواند از مولکول‌ها در انجام محاسبات استفاده کند. در این صورت چنین ذرات ریزی می‌توانند عهده‌دار وظایفی باشند که در حال حاضر برای مثال با ترانزیستورهای سیلیکونی انجام می‌شود. پژوهشگرانی از موسسه فریتز هابر از انجمن ماکس پلانک برلین از نانوسیمی استفاده کرده‌اند که می‌تواند جریان را بین ترانزیستورهای مولکولی هدایت کند. این مسیر رسانشی ریز از یک نوار گرافنی باریک تشکیل شده است.

یک سیم را به سختی می‌توان تا حد دلخواه نازک‌ کرد. با این حال ابعاد رکوردی سیم‌های کوانتومی فرصت‌های جدیدی ایجاد می‌کند، اما در این خصوص نیز هنوز چالش‌هایی وجود دارد. اکنون، لئونارد گریل و همکارانش از موسسه فریتز هابر بر این چالش‌ها فائق آمده‌اند. آنها کار خود را با تولید یک روبان گرافنی باریک آغاز کردند. ابتدا قطعات مولکولی از نوارهای گرافنی را روی سطح تبخیر کردند. این مولکول‌ها با برقراری پیوندهای شیمیایی مهیا شدند، به نحوی که ابتدا به شکل یک زنجیره دراز درآمدند و سرانجام تشکیل یک روبان سفت و تخت دادند.


مدار الکتریکی با نانوکابل

سپس این پژوهشگران پروژه اصلی خود را شروع کردند: اندازه گیری رسانایی یک نانوسیم منفرد بر حسب طولش.
این اندازه‌گیری‌ها نشان داد که جریان در طول این سیم گرافنی مثل سیم مسی به دلیل مقاومت نسبتا پایین هدایت نمی‌یابد. برعکس، الکترون‌ها در طول سیم با یک فرآیند مکانیک کوانتومی جریان می‌یابند: آنها از آن تونل می‌زنند. فقط ذرات کوانتومی می‌توانند تونل‌زنی کنند، و آنها همیشه این کار را به هنگام مواجه با سدی که از لحاظ قوانین فیزیک کلاسیک غیر قابل عبور است و ایجاد مقاومت می‌کند، انجام می‌دهند. با این وجود این ذرات فقط بخاطر خواص کوانتومی از سد عبور می‌کنند. هرچه پهنای سد بیشتر باشد الکترون‌های کمتری از آن عبور می‌کنند.

همچنین این دانشمندان برای اولین بار نشان دادند که چطور انتقال بار به انرژی الکترون بستگی دارد. اگر آنها انرژی الکترون را به نحوی انتخاب کنند که با انرژی اوربیتال‌های مولکولی تطابق داشته باشد، آنگاه انتقال بار فورا بهبود می‌یابد.

یافته دیگر آزمایش‌های این پژوهشگران به نانوسیم کامل اشاره دارد: طبیعت انتقال الکترونی به چگونگی تشکیل لبه‌های نوار بستگی دارد. این دانشمندان بین ساختار زیگزاگ و آرمچیر تمایز قائل شدند. در ساختار آرمچیر، اتم‌های کربن بگونه‌ای مرتب شده‌اند که یادآور یک ردیف از صندلی‌ها و دسته صندلی‌ها است، درحالیکه در الگوی زیگزاگ آنها فقط دارای طرح ساده بالا و پایین هستند.
این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nature Nanotechnology منتشر کرده‌اند.


منبع : Research | Research news | Good connections to molecular electronics