Verdens mindste diode udviklet

Verdens mindste diode, størrelsen af ​​et enkelt molekyle, er udviklet i samarbejde af amerikanske og israelske forskere fra University of Georgia og Ben-Gurion University of the Negev (BGU).

Deres undersøgelse vil blive offentliggjort online i Naturkemi den 4. april, 2016.

"At skabe og karakterisere verdens mindste diode er en væsentlig milepæl i udviklingen af ​​molekylære elektroniske enheder, " forklarer Dr. Yoni Dubi, en forsker i BGU Institut for Kemi og Ilse Katz Institut for Nanoscale Science and Technology. "Det giver os ny indsigt i den elektroniske transportmekanisme."

Kontinuerlig efterspørgsel efter mere computerkraft skubber begrænsningerne af nutidens metoder. Dette behov får forskere til at lede efter molekyler med interessante egenskaber og finde måder at etablere pålidelige kontakter mellem molekylære komponenter og bulkmaterialer i en elektrode, for at efterligne konventionelle elektroniske elementer på molekylær skala.

Et eksempel på et sådant element er nanoskala diode (eller molekylær ensretter), som fungerer som en ventil for at lette elektronisk strøm i én retning. En samling af disse nanoskala dioder, eller molekyler, har egenskaber, der ligner traditionelle elektroniske komponenter såsom en ledning, transistor eller ensretter. Det nye område inden for enkeltmolekyleelektronik kan give en måde at overvinde Moores lov - observationen af, at i løbet af computerhardwarens historie er antallet af transistorer i et tæt integreret kredsløb fordoblet cirka hvert andet år - ud over grænserne for konventionelle integrerede siliciumkredsløb.

Prof. Bingqian Xus gruppe ved College of Engineering ved University of Georgia tog et enkelt DNA-molekyle konstrueret ud fra 11 basepar og forbandt det til et elektronisk kredsløb kun få nanometer i størrelse. Da de målte strømmen gennem molekylet, den viste ikke nogen speciel adfærd. Imidlertid, når lag af et molekyle kaldet "coralyne, "blev indsat (eller interkaleret) mellem lag af DNA, kredsløbets adfærd ændrede sig drastisk. Strømmen sprang til 15 gange større negative vs. positive spændinger - en nødvendig funktion for en nanodiode. " Sammenfattende, vi har konstrueret en molekylær ensretter ved at interkalere specifikke, små molekyler i designet DNA-strenge, " forklarer prof. Xu.

Dr. Dubi og hans elev, Elinor Zerah-Harush, konstrueret en teoretisk model af DNA-molekylet inde i det elektriske kredsløb for bedre at forstå resultaterne af eksperimentet. "Modellen gjorde det muligt for os at identificere kilden til den diode-lignende funktion, som stammer fra at bryde rumlig symmetri inde i DNA-molekylet, efter at coralyne er indsat."