En enkelt molekyle enhed til mobiltelefoner

Forskere fra Delft University of Technology, Groningen University og FOM Foundation har designet et enkelt molekyle, der kan fungere som en nyttig byggesten i nanometer-størrelse kredsløb. De fandt ud af, at molekylet fungerer som en resonans tunneling enhed, en væsentlig komponent i mobiltelefoner og WiFi. I konventionel halvlederteknologi, disse enheder har et kompliceret design bestående af flere lag af forskellige materialer. Det er første gang, at en sådan enhed er blevet realiseret i den mindste tænkelige skala, giver således en interessant mulighed inden for den konventionelle industris fortsatte nedskalering af elektroniske komponenter. Resultaterne offentliggøres online i denne uge Natur nanoteknologi .

Molekylær elektronik

Molekyler har en typisk størrelse på nogle få nanometer, gør dem til den ultimative grænse for nedskæring af nutidens elektroniske komponenter, såsom dioder, transistorer, og såkaldte resonant tunneling-anordninger. Radiofrekvenselektronik, som f.eks. bruges i mobiltelefoner og WiFi, stole på brugen af ​​resonant tunneling enheder. Disse enheder udviser negativ differentialkonduktans, hvilket betyder, at en stigning i spændingen over enheden resulterer i en formindske i elektrisk strøm gennem det. Denne effekt kan bruges til at forstærke elektriske signaler.

Trækker

Den negative differentielle konduktans målt i det enkelte molekyle, som forskerholdene i Delft og Groningen overvejede, var meget fremtrædende og kan indstilles ved mekanisk at manipulere molekylet. Graden af ​​bøjning af molekylet kunne varieres ved at trække i det ved at justere afstanden mellem elektroderne, som molekylet er fastgjort til (se GIF-fil).

Designregler

Fra disse observationer blev der udledt nye designregler for implementering af komplekse elektroniske funktionaliteter i enkelte molekyler. Som resultat, forskerne var i stand til at demonstrere den mindste kendte resonans-tunneling-enhed med en udtalt negativ differentialkonduktans. I øvrigt, resultaterne baner vejen for designet af en effektiv ensretter med et enkelt molekyle (som omdanner AC til DC). Det kan bygges ud fra det samme resonans-tunnelprincip.

Denne forskning er udført med økonomisk støtte fra FOM Fonden, NWO/OCW, og det europæiske FP7-rammeprogram.