Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Водород можно удалить из отдельных молекул H 2 TPP , приложив избыточное напряжение к наконечнику сканирующего туннельного микроскопа (STAM, a); это удаление изменяет вольт-амперные кривые (IV) молекул TPP, измеренные с помощью того же наконечника STM, с диодного (красная кривая на b) на резистивный (зеленая кривая). Изображение (c) показывает ряд молекул TPP, H 2 TPP и TPP. Во время сканирования изображения (d) к H 2 TPP в черной точке было приложено избыточное напряжение , которое мгновенно удалило водород, как показано в нижней части (d) и на повторно сканированном изображении (e). [1]

Мономолекулярный выпрямитель является одной органической молекулой , которая функционирует как выпрямитель (односторонний проводник ) от электрического тока . Идея была впервые предложена в 1974 году Арье (позже Ари) Авирамом, затем в IBM , и Марком Ратнером , затем в Нью-Йоркском университете . [2] Их публикация была первым серьезным и конкретным теоретическим предложением в новой области молекулярной электроники (УЭ). На основе мезомерного эффекта определенных химических соединений на органические молекулы был построен молекулярный выпрямитель, моделирующий pn-переход с помощью химических соединений.

Предложенная ими выпрямляющая молекула была спроектирована таким образом, чтобы электрическая проводимость внутри нее была бы благоприятной от богатой электронами субъединицы или фрагмента (донор электронов) до бедного электронами фрагмента (акцептор электронов), но не благоприятствовала (на несколько электрон-вольт ) в обратном направлении. .


Исследование [ править ]

Многие потенциальные выпрямляющие молекулы изучались группами Роберта Мелвилла Мецгера, Чарльза А. Панетты и Даниэля Л. Маттерна ( Университет Миссисипи ) в период с 1981 по 1991 год, но не были успешно протестированы на проводимость.

Это предложение было подтверждено в двух работах в 1990 и 1993 годах группами Джона Роя Сэмблса ( Университет Эксетера , Великобритания ) и Джеффри Джозефа Эшвелла ( Университет Крэнфилда, ныне Ланкастерский университет , Великобритания) с использованием монослоя трицианохинодиметанида гексадецилхинолиния, зажатого между разными металлические электроды ( магний и платина ) [3] [4], а затем подтверждены в трех статьях в 1997 и 2001 годах Мецгером (ныне в Университете Алабамы ) и его коллегами, которые использовали идентичные металлы (сначала алюминий , затем золото ). [5][6] [7]

В этих статьях используются монослои Ленгмюра-Блоджетт (толщиной в одну молекулу) с оценками от 10 14 до 10 15 молекул, измеренных параллельно. В период с 1997 по 2006 год группой Метцгера было обнаружено около девяти подобных выпрямителей с существенно различающейся структурой. [8] Еще несколько органических выпрямителей на основе перилена с « ласточкиными хвостами» из ПЭГ ( полиэтиленгликоля ) были синтезированы в лаборатории Маттерна Рамакришной Самудралой. [9] Эти выпрямители позволят гибко измерять выпрямление.

Одиночные молекулы, ковалентно связанные с золотом, были изучены с помощью сканирующей туннельной спектроскопии, и некоторые из них являются мономолекулярными выпрямителями, изученными как отдельные молекулы, как показали группы Лупинга Ю ( Чикагский университет ) и Эшвелла (позже в Ланкастерском университете , Великобритания ).

Цели [ править ]

Основная идея UE (также называемой электроникой молекулярного масштаба) заключается в том, что правильно спроектированные «электроактивные» молекулы длиной от 1 до 3  нм могут вытеснить устройства на основе кремния для уменьшения размеров компонентов схемы , обеспечивая одновременное увеличение максимальной интегральной схемы. скорости. Однако к 2012 году усиление не было реализовано , и химические взаимодействия между металлическими электродами и молекулами сложны.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Золдан, Виниций Клаудио; Фаччо, Рикардо и Паша, Андре Авелино (2015). «Характер N и p типа одномолекулярных диодов» . Научные отчеты . 5 : 8350. Bibcode : 2015NatSR ... 5E8350Z . DOI : 10.1038 / srep08350 . PMC  4322354 . PMID  25666850 .
  2. ^ Авирам, Арье; Ратнер, Марк А. (1974). «Молекулярные выпрямители». Письма по химической физике . 29 (2): 277. Bibcode : 1974CPL .... 29..277A . DOI : 10.1016 / 0009-2614 (74) 85031-1 .
  3. ^ Ashwell, GJ, Sambles, JR, Martin, AS, Parker, WG и Szablewski, М. (1990). «Выпрямляющие характеристики Mg | ( пленка C 16 H 33 -Q3CNQ LB) | Pt структур». J. Chem. Soc. Chem. Commun. (19): 1374. DOI : 10.1039 / C39900001374 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  4. ^ Martin, AS, Sambles, JR и Ashwell, GJ (1993). «Молекулярный выпрямитель». Phys. Rev. Lett . 70 (2): 218–221. Bibcode : 1993PhRvL..70..218M . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.70.218 . PMID 10053732 . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  5. ^ Сюй, Т., Петерсон, И. Р., Лакшмикантам, М. В. и Мецгер, Р. М. (2001). «Ректификация монослоем трицианохинодиметанида гексадецилхинолиния между золотыми электродами». Энгью. Chem. Int. Эд . 40 (9): 1749–1752. DOI : 10.1002 / 1521-3773 (20010504) 40: 9 <1749 :: АИД-ANIE17490> 3.0.CO; 2-О .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  6. ^ Мецгер, РМ; Чен, Б., Хёпфнер, У., Лакшмикантам, М.В., Гийом, Д., Каваи, Т., Ву, Х., Тачибана, Х, Хьюз, ТВ, Сакурай, ТВ, Болдуин, Дж. У., Хош, К., Кава , Член парламента, Бремер, Л. и Эшвелл, Г. Дж. (1997). «Мономолекулярное электрическое выпрямление в трицианохинодиметаниде гексадецилхинолиния». Варенье. Chem. Soc . 119 (43): 10455–10466. DOI : 10.1021 / ja971811e .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  7. Перейти ↑ Metzger, RM, Xu, T. and Peterson, IR (2001). «Электрическое выпрямление монослоем трицианохинодиметанида гексадецилхинолиния, измеренное между макроскопическими золотыми электродами». J. Phys. Chem. B . 105 (30): 7280–7290. DOI : 10.1021 / jp011084g .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  8. Перейти ↑ Metzger, RM (2006). «Мономолекулярные выпрямители: текущее состояние». Chem. Физика . 326 (1): 176–187. Bibcode : 2006CP .... 326..176M . DOI : 10.1016 / j.chemphys.2006.02.026 .
  9. ^ Самудрала, Рамакришна (2008), доктор философии Тезис. Университет Миссисипи