En gennemgang af enkeltmolekylebaserede elektroniske enheder

I et papir, der skal offentliggøres i det kommende nummer af Nano , en gruppe forskere fra Shenyang Jianzhu-universitetet i Kina har givet en oversigt over enkeltmolekyle elektroniske enheder, herunder molekylære elektroniske enheder og elektrodetyper. De beskriver også fremtidige udfordringer ved udviklingen af ​​elektroniske enheder baseret på enkeltmolekyler i håb om at tiltrække flere eksperter fra andre områder til at deltage i denne forskning.

På nuværende tidspunkt, traditionelle elektroniske enheder baseret på halvledermaterialer står over for alvorlige udfordringer, ikke kun tekniske og teknologiske begrænsninger, men også centrale teoretiske begrænsninger. Med den hurtige udvikling af nanoteknologi og dybdegående forskning, forskere har gjort fremskridt inden for teori og praksis for molekylære elektroniske enheder i de seneste år

Molekylære elektroniske enheder er enheder, der bruger molekyler (herunder biomolekyler) med visse strukturer og funktioner til at opbygge et ordnet system i molekylskalaen eller supramolekylær skala. De gør brug af elektronernes kvanteeffekt til at arbejde, kontrollere adfærden af ​​enkelte elektroner, og realisere informationsdetekteringens funktioner, forarbejdning, transmission og opbevaring, såsom molekylære dioder, molekylære minder, molekylære ledninger, molekylære felt effekt transistorer og molekylære switches.

Som et stabilt kvantesystem med rigelige fotoelektriske egenskaber, molekyler har mange elektroniske transportegenskaber, der adskiller sig fra halvlederanordninger. Molekylære elektroniske enheder har følgende fordele:(1) lille molekylvolumen, som kan forbedre integrations- og driftshastigheden (2) valg af passende komponenter og strukturer kan i vid udstrækning ændre molekylers elektriske egenskaber; (3) molekyler er lette at syntetisere, og den krævede struktur kan dannes ved en selvsamlingsmetode; og (4) den molekylære skala er på nanometer skalaen og har fordele i omkostninger, effektivitet, og strømforbrug.

Med traditionelle siliciumbaserede elektroniske enheder, der bliver stadig mindre, virkningen af ​​kvanteeffekter begynder at dukke op. Forskning i molekylær elektronik har gjort betydelige gennembrud. Forskere øger deres forståelse af egenskaber såsom potentielle termoelektriske effekter, nye termisk inducerede spin -transportfænomener og negativ differentialmodstand, og tror at mindre, hurtigere og "køligere" højteknologiske produkter vil i sidste ende blive realiseret i fremtiden.

Imidlertid, nuværende forskningsarbejde om molekylære enheder er stadig teoretisk, og der er stadig meget arbejde, der skal udføres med hensyn til pålidelighed ved fremstilling af enheder, eksperimentel repeterbarhed, og produktionsomkostninger. Derfor, formålet med denne anmeldelse er at tiltrække flere eksperter, forskere og ingeniører fra områder som kemi, fysik og mikroelektronik til at deltage i denne forskning, så molekylære elektroniske enheder kan blive til virkelighed hurtigst muligt.