Danske kemikere i molekylær chipgennembrud

Elektroniske komponenter bygget af enkeltmolekyler ved hjælp af kemisk syntese kunne bane vejen for mindre, hurtigere og mere grøn og bæredygtig elektronisk udstyr. Nu for første gang, en transistor fremstillet af kun et molekylært enkeltlag er blevet lavet til at fungere, hvor det virkelig tæller. På en computerchip.

Det molekylære integrerede kredsløb blev oprettet af en gruppe kemikere og fysikere fra Institut for Kemi Nano-Science Center ved Københavns Universitet og Chinese Academy of Sciences, Beijing. Deres opdagelse "Ultratynde reducerede grafenoxidfilm som gennemsigtige topkontakter til letskiftelige solid-state molekylære kryds" er netop blevet offentliggjort online i det prestigefyldte tidsskrift Avancerede materialer . Gennembruddet blev muliggjort ved en innovativ anvendelse af det todimensionale kulstofmateriale grafen.

Første skridt mod integreret molekylær kredsløb

Kasper Nørgaard er lektor i kemi ved Københavns Universitet. Han mener, at den første fordel ved den nyudviklede grafenchip vil være at lette testen af ​​kommende molekylære elektroniske komponenter. Men han er også selvsikker, at det repræsenterer et første skridt mod korrekt integrerede molekylære kredsløb.

"Graphene har nogle meget interessante egenskaber, som ikke kan matches med noget andet materiale. Det, vi har vist, er, at det er muligt at integrere en funktionel komponent på en grafenchip. Jeg føler ærligt talt, at dette er forside -nyheder ", siger Nørgaard.

Den molekylære computerchip er en sandwich bygget med et lag guld, en af ​​molekylære komponenter og en af ​​det ekstremt tynde kulstofmateriale grafen. Molekylær transistoren i sandwich er tændt og ved hjælp af en lysimpuls, så en af ​​de særlige egenskaber ved grafen er yderst nyttig. Selvom grafen er lavet af kulstof, den er næsten fuldstændig gennemsigtig.

Jagten på transistorer, ledninger, kontakter og andre elektroniske komponenter fremstillet af enkeltmolekyler har fået forskere til at arbejde nat og dag. I modsætning til traditionelle komponenter forventes det, at de ikke kræver tungmetaller og sjældne jordartselementer. Så de burde være billigere såvel som mindre skadelige for jorden, vand og dyr. Desværre har det været frygteligt svært at teste, hvor godt disse funktionelle molekyler fungerer. Indtil nu.

Tidligere havde testningen af ​​de mikroskopiske komponenter gjort, at forskere ty til en metode, der var bedst sammenlignet med et lotteri. For at kontrollere, om et nyligt præget molekyle ville lede eller bryde en strøm, de måtte praktisk talt dumpe et bægerfyldt med molekyler mellem to strømførende ledninger, i håb om, at mindst ét ​​molekyle var landet, så det lukkede kredsløbet.

Lotterimetode fortrængt af præcisionsplacering

Ved hjælp af den nye grafenchip kan forskere nu placere deres molekyler med stor præcision. Dette gør det hurtigere og lettere at teste funktionaliteten af ​​molekylære ledninger, kontakter og dioder, så kemikere på ingen tid ved, om de skal tilbage til deres bæger for at udvikle nye funktionelle molekyler, forklarer Nørgaard.

"Vi har lavet et design, der vil rumme mange forskellige typer molekyler, siger han og fortsætter:"Fordi grafenstilladset er tættere på ægte chipdesign, gør det det lettere at teste komponenter, men det er selvfølgelig også et skridt på vejen til at lave et rigtigt integreret kredsløb ved hjælp af molekylære komponenter. Og vi må ikke miste synet på, at molekylære komponenter virkelig skal ende i et integreret kredsløb, hvis de overhovedet skal bruges til noget i det virkelige liv ".