Учёные создали эффективный диод из одной молекулы

    image

    Группа физиков из инженерной школы прикладных наук Колумбийского университета разработала технологию получения полноценных диодов размером всего в одну молекулу. Работа велась под руководством помощника профессора прикладной физики Латы Венкатараман.

    Их «молекулярный диод» работает эффективнее аналогов, создававшихся ранее, и имеет все шансы стать первым нанодиодом, подходящим для создания наноустройств. Работа была опубликована 25 мая в журнале Nature Nanotechnology.

    Сегодняшняя минитюаризация электроники занимала умы учёных ещё в прошлом веке. В 1974 году А. Авирам и М. Ратнер предположили в своей работе, что единственная молекула может работать, как выпрямитель, и тем самым положили начало современной микроэлектронике.

    С тех пор исследователи установили, что единичные молекулы, связанные с металлическими электродами (мономолекулярное соединение), можно заставить играть роль различных элементов электрических схем – резисторов, переключателей, транзисторов и диодов. При этом в таком поведении молекул принимают непосредственное участие квантовые эффекты.



    В течение 40 лет предпринимались попытки создать асимметричную молекулу, эмулирующую работу классического диода с p-n переходами. Но предыдущие нанодиоды обладали низкой проводимостью, плохими коэффициентами выпрямления (отношением пропускного тока к запорному) и требовали высоких напряжений для работы.

    Созданный исследователями диод, созданный на основе олигомера (молекулы в виде цепочки из одинаковых звеньев) диоксида тиофена, имеет коэффициент выпрямления более 250 (в 5 раз выше предыдущих попыток) и работает при напряжениях от 370 мВ.

    «Наш подход позволил создать диод из одной молекулы с коэффициентом выпрямления более 250 и разрешённым током до 0.1 мкA,- говорит Венкатараман. – Создание устройств с активными элементами размером в одну молекулу давно было мечтой учёных, занимающихся нанотехнологиями. Эта цель, которая с 1974 была „святым Граалем“ молекулярной электроники, представляет собой минимально возможный размер, который может иметь электронное устройство».



    Подход учёных состоит в том, чтобы асимметричной была не только молекула, но и её окружение. Хороших результатов удалось добиться, поместив её в ионный раствор и использовав золотые электроды разных размеров.

    «Удивительно, что мы можем разработать и создать контур молекулярных размеров, который способен будет делать что-либо практичное,- говорит Венкатараман. – Это на самом деле триумф, создать такую вещь, которую невозможно увидеть невооружённым глазом, но которая при этом работает, как задумано».
    Метки:
    • +13
    • 9,7k
    • 6
    Поделиться публикацией
    Комментарии 6
    • +7
      Для нашего человека думаю будет понятней фраза о том, что речь идёт о «техпроцессе» около 1 нм.
      • 0
        эЭ… 0,1 mkA? Как-то маловато для «практичного устройства», но всё равно конечно здорово…
        • +2
          Мне кажется, при таких размерах можно поставить и сотенку-другую рядом. =)
          Да и потом, если создадут молекулярные транзисторы, то они скорее всего тоже будут работать на очень малых токах.
          • 0
            Диоды в параллель включать бессмысленно. Придется придумывать систему балансировки токов. 100uA не так уж и мало, если нагрузкой служит, например, затвор полевого нанотранзистора.
        • 0
          И любой шальной пролетающий мимо квант ионизирующего излучения разбивает всю схему напрочь. Тепловое движение тоже будет всё это дергать и испытывать на прочность. Зачем нужна одна молекула, если придётся всё равно всё дублировать для надёжности?
          • 0
            Теоритически можно будет экранировать большую часть внешних воздействий

          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.