Молекулярные наноусилители для миниатюризации электронных устройств

. Обычные методы и материалы, используемые для изготовления передовых интегральных схем, направляются или, возможно, уже достигли своих предельных физических ограничений относительно размера конечного продукта.

Молекула COPV6 (SH) 2 и то, как она связывается с наногапом ELGP. (а) Молекулярная структура молекулы COPV6 (SH) 2. (б) Верхний и поперечный разрезы электрода на основе наночастиц ELGP. (c) Различные способы, которыми молекула связывается с наногапом. Термически стабильное устройство получается, когда происходит первый тип связывания (SAuSH). (Image credit: Tokyo Institute of Technology)

. По-другому, практически невозможно добиться дальнейшей миниатюризации электронных устройств без изучения других видов материалов и технологий, например органических молекулярных электронных устройств. Однако в целом эта категория устройств хорошо работает только при очень низких температурах из-за тепловых флуктуаций органических молекул, а также металлических электродов.

Несмотря на то, что специальные электролитические позолоченные электроды наногап, известные как электроды ELGP, обладают отличной термической стабильностью в их разрыве, наиболее важно разработать инновационные категории молекулярных проводов для преодоления упомянутой выше проблемы. Для достижения этой цели исследовательская группа, в том числе профессор Ютака Маджима из Tokyo Tech, работала с молекулой длиной 4,5 нм, известной как олифу- (фениленвинилен) с дисульфанил-карбоновой связью или COPV6 (SH) 2 .

Эта молекула включает жесткое палочкообразное пи-сопряженное расположение, в котором четыре 4-октилфенильные группы изолируют его пространственно и электронно от его окружения. Два сульфгидрильных терминала, присутствующих в молекуле, могут или не могут химически связываться с противоположными золотыми поверхностями в наногапе ELGP. Удивительно, что ученые обнаружили, что если молекула COPV6 (SH) 2 связывается с золотыми поверхностями определенным образом, называемым SAuSH, следующее устройство проявляет атрибутивное поведение когерентных резонансных электронно-туннельных устройств, которые находят диапазон перспективных приложений в области электроники и нанотехнологий.

. Наиболее существенно было обнаружено, что последующее устройство было термически стабильным, имеющим аналогичные кривые тока и напряжения при 9 и 300 К. Это не могло быть реализовано ранее, когда использовались гибкие органические молекулярные провода. Кроме того, молекула COPV6 (SH) 2 связывается на наногапе ELGP несколькими способами, и исследователи теперь не знают, как управлять типом устройства, которое они получают.

Несмотря на все это, им удалось измерить электрические свойства устройств, которые они получили, чтобы подробно разъяснить скрытые квантовые механизмы, которые управляют их поведением. Более того, они подтвердили свои результаты теоретически выведенными значениями, и благодаря этому они получили дальнейшее понимание принципа работы устройства SAuSH и других возможных конфигураций.

Следующим шагом будет достижение лучшего выхода устройства SAuSH, поскольку их выход был менее 1%. Исследователи полагают, что высокая молекулярная масса и жесткость молекулы, а также стабильность электродов ELGP будут определять высокую стабильность следующего устройства и его низкий выход. Поскольку существует несколько вероятных вариаций молекулы COPVn и нескольких конфигураций нанограмм ELGP, задача получения лучшего выхода может быть преодолена путем корректировки методов и свойств используемых молекул и пробелов. Данные, представленные в этом исследовании, будут служить основой для будущих молекулярных электронных исследований

Source link