Bedre målinger af enkeltmolekylekredsløb

Det er næsten 50 år siden, Gordon Moore forudsagde, at tætheden af ​​transistorer på et integreret kredsløb ville fordobles hvert andet år. "Moores lov" har vist sig at være en selvopfyldende profeti, som teknologer pressede på for at opfylde, men for at fortsætte ind i fremtiden, ingeniører bliver nødt til at foretage radikale ændringer i strukturen eller sammensætningen af ​​kredsløb. En mulig måde at opnå dette på er at udvikle enheder baseret på enkelt-molekyle forbindelser.

Nyt arbejde af Josh Hihaths gruppe ved UC Davis Department of Electrical and Computer Engineering, offentliggjort 16. februar i tidsskriftet Naturmaterialer , kunne hjælpe teknologer med at tage det spring. Hihaths laboratorium har udviklet en metode til at måle konformationen af ​​enkeltmolekyl "ledninger, " at løse et sammenstød mellem teoretiske forudsigelser og eksperimenter.

"Vi forsøger at lave transistorer og dioder af enkelte molekyler, og desværre kan du ikke i øjeblikket kontrollere præcis, hvordan molekylet kontakter elektroden, eller hvad den nøjagtige konfiguration er, " sagde Hihath. "Denne nye teknik giver os en bedre måling af konfigurationen, som vil give vigtig information til teoretisk modellering."

Indtil nu, der har været en stor kløft mellem den forudsagte elektriske adfærd for enkelte molekyler og eksperimentelle målinger, med resultater, der falder med så meget som ti gange, sagde Hihath.

Hihaths eksperiment anvender et lag af alkaner (korte kæder af carbonatomer, såsom hexan, oktan eller decan) med enten svovl- eller nitrogenatomer i hver ende, der tillader dem at binde til et guldsubstrat, der fungerer som én elektrode. Forskerne bringer derefter guldspidsen af ​​et Scanning Tunneling Microscope mod overfladen for at danne en forbindelse med molekylerne. Da spidsen derefter trækkes væk, forbindelsen vil i sidste ende bestå af et enkelt molekyle kryds, der indeholder seks til ti kulstofatomer (afhængigt af det molekyle, der blev undersøgt på det tidspunkt).

Ved at vibrere spidsen af ​​STM, mens du måler elektrisk strøm over krydset, Hihath og kolleger var i stand til at udtrække information om molekylernes konfiguration.

"Denne teknik giver os information om både de elektriske og mekaniske egenskaber af systemet og fortæller os, hvad den mest sandsynlige konfiguration er, noget, der ikke var muligt før, " sagde Hihath.

Forskerne håber, at teknikken kan bruges til at lave bedre forudsigelser af, hvordan kredsløb i molekyleskala opfører sig og designe bedre eksperimenter.