Исследователи разработали новый способ создания молекулярных проводов путем добавления или удаления медных атомов одним за другим

Электронные устройства становятся все меньше и меньше. Ранние компьютеры заполняли целые комнаты. Сегодня вы можете держать его в ладони. Теперь область молекулярной электроники принимает миниатюризацию на следующий уровень. Исследователи создают электронные компоненты настолько крошечные, что их не видно невооруженным глазом.

Структура самого длинного ЭМАК, опубликованная в литературе, подтверждена рентгеновской кристаллографией. Он содержит 11 атомов никеля, расположенных в линейной цепи. Авторы: Институт науки и техники Окинавы (OIST)

Молекулярная электроника – это отрасль нанотехнологий, которая использует отдельные молекулы или наноразмерные коллекции молекул в качестве электронных компонентов. Целью является создание миниатюрных вычислительных устройств, заменяющих сыпучие материалы молекулярными блоками.

Например, атомы металла могут быть превращены в наномасштабные «молекулярные проволоки». Также известными как расширенные металлические атомы (EMAC), молекулярные провода представляют собой одномерные цепочки атомов металла, соединенных с органической молекулой, называемой лигандом, который выступает в качестве поддержки. Соединения молекулярного проводного типа имеют разнообразные возможности для использования, от светодиодных источников до катализаторов.

Исследователи из Университета науки и техники Окинавы (OIST) нашли простой способ создания медных молекулярных проводов разной длины путем добавления или удаления атомов меди один за другим. «Это первый пример образования молекулярной медной проволоки в поэтапном, атомно-атомном процессе», – говорит Джулия Хуснутдинова, руководитель отдела координации и анализа катализаторов OIST. «Наш метод можно сравнить с конструкцией Лего, в которую вы добавляете один кирпич за раз», – говорит она.

Молекулярные провода могут варьироваться по длине с разной длиной, имеющей разные молекулярные свойства и практические применения. В настоящее время самый длинный EMAC, о котором сообщается в литературе, основан на никеле и содержит 11 атомов металла в одной линейной цепочке.

Создание молекулярных проводов разной длины затруднено, потому что для этого требуется синтезировать конкретный лиганд каждый раз. Лиганд, который можно рассматривать как «изолятор» по аналогии с миром макроса, помогает формировать провода, объединяя атомы металла и выравнивая их в линейную струну. Однако создание лигандов разной длины может быть сложным и сложным процессом.

Исследователи OIST нашли новый способ преодолеть эту проблему. «Мы создали единый динамический лиганд, который можно использовать для синтеза нескольких длин цепей», – говорит доктор Орест Ривада-Wheelaghan, первый автор статьи. «Это намного эффективнее, чем создавать новый лиганд каждый раз», – говорит он.

. В своей статье, опубликованной в «Angewandte Chemie International Edition» исследователи описывают свой новый ступенчатый метод создания медных молекулярных проводов. «Лиганд открывается с одного конца, чтобы ввести атом металла, и, когда цепь продолжается, лиганд проходит скользкое движение вдоль цепи, чтобы разместить больше атомов металла», – говорит профессор Хуснутдинова. «Это можно сравнить с молекулярным аккордеон, который может быть расширен и сокращен», – говорит Ривада-Wheelaghan. Добавляя или удаляя атомы меди по одному за раз таким образом, исследователи могут конструировать молекулярные проволоки разной длины, варьируя от 1 до 4 атомов меди.

В мультфильме д-ра Ривады-Wheelaghan показан простой поэтапный процесс синтеза цепи атомов меди с использованием динамического лиганда. Медные атомы могут быть добавлены или удалены один за другим для создания цепей различной длины.

Этот динамический лиганд предлагает новый способ для химиков синтезировать молекулы с определенными формами и свойствами, создавая потенциал для многих практических применений в микроэлектронике и за ее пределами.

«Следующим шагом будет разработка динамических лигандов, которые могут быть использованы для создания молекулярных проводов из других металлов или сочетание различных металлов», – говорит д-р Ривада-Wheelaghan. «Например, выборочно вставляя атомы меди на концах цепи и используя другой тип металла в центре цепи, мы могли бы создавать новые соединения с интересными электронными свойствами», – говорит профессор Хуснутдинова.

Источник: https://www.oist.jp/

Source link