Nowe druty molekularne do jednocząsteczkowych urządzeń elektronicznych

Anonim

Naukowcy z Tokyo Institute of Technology zaprojektowali nowy typ drutu molekularnego domieszkowanego rutenem metaloorganicznym w celu uzyskania niespotykanie wyższego przewodnictwa niż wcześniejsze druty molekularne. Pochodzenie wysokiej przewodności w tych przewodach zasadniczo różni się od podobnych urządzeń molekularnych i sugeruje potencjalną strategię opracowywania wysoce przewodzących "domieszkowanych" drutów molekularnych.

Od czasu ich koncepcji naukowcy próbowali zmniejszyć urządzenia elektroniczne do niespotykanych rozmiarów, nawet do momentu wyprodukowania ich z kilku cząsteczek. Druty molekularne są jednymi z budulców takich miniaturowych urządzeń, a wielu badaczy opracowuje strategie syntezy wysoce przewodzących, stabilnych drutów ze starannie zaprojektowanych cząsteczek.

Zespół naukowców z Tokijskiego Instytutu Technologii, w tym Yuya Tanaka, opracował nowatorski drut molekularny w postaci złącza metal-elektroda-molekuła-metal-elektroda (MMM), w tym poliolu, organicznej cząsteczki podobnej do łańcucha, "domieszkowanej" oparta na rutenie jednostka Ru (dppe) 2. Proponowana konstrukcja, opisana w okładce Journal of American Chemical Society, opiera się na inżynierii poziomów energetycznych orbitali przewodzących atomów drutu, z uwzględnieniem charakterystyki elektrod złota.

Korzystając ze skaningowej mikroskopii tunelowej, zespół potwierdził, że przewodnictwo tych drutów molekularnych było równe lub wyższe niż w przewodach organicznych molekularnych, o których mowa wcześniej, w tym podobne druty "domieszkowane" żelazowymi jednostkami. Zmotywowani tymi wynikami, badacze następnie zbadali pochodzenie proponowanej najwyższej przewodności drutu. Okazało się, że zaobserwowane właściwości przewodzące różniły się zasadniczo od wcześniej zgłoszonych podobnych połączeń MMM i pochodziły z dzielenia się orbitalnego. Innymi słowy, rozszczepienie orbitalne indukuje zmiany w pierwotnym orbicie elektronów atomów, aby zdefiniować nową "hybrydową" orbitę ułatwiającą przenoszenie elektronów między elektrodami metalowymi i cząsteczkami drutu. Według Tanaki, "takie zachowanie podczas dzielenia orbitalnego rzadko było zgłaszane dla jakiegokolwiek innego połączenia MMM."

Ponieważ wąska przerwa między najwyższymi (HOMO) i najniższymi (LUMO) zajętymi orbitami molekularnymi jest kluczowym czynnikiem zwiększającym przewodnictwo drutów molekularnych, proponowany protokół syntezy przyjmuje nową technikę wykorzystywania tej wiedzy, jak dodaje Tanaka "Obecne badanie ujawnia nowa strategia w celu opracowania drutów molekularnych o wyjątkowo wąskiej szczelinie HOMO? LUMO za pośrednictwem połączenia złącza MMM. "

To wyjaśnienie zasadniczo różnych właściwości przewodzących proponowanych przewodów ułatwia strategiczny rozwój nowych składników molekularnych, które mogą być elementami konstrukcyjnymi przyszłych miniaturowych urządzeń elektronicznych.

menu
menu