Мономолекулярный выпрямитель
представляет Мономолекулярный выпрямитель собой одну органическую молекулу , которая действует как выпрямитель (односторонний проводник ) электрического тока . Идея была впервые предложена в 1974 году Арье (позже Ари) Авирамом, тогда в IBM , и Марком Ратнером , тогда в Нью-Йоркском университете . [2] Их публикация стала первым серьезным и конкретным теоретическим предложением в новой области молекулярной электроники (МЭ). На основе мезомерного действия некоторых химических соединений на органические молекулы был построен молекулярный выпрямитель, моделирующий pn-переход с помощью химических соединений.
Предложенная ими выпрямляющая молекула была разработана таким образом, чтобы электрическая проводимость внутри нее была преимущественной от богатой электронами субъединицы или фрагмента (донора электронов) к бедной электронами фрагменту (акцептору электронов), но неблагоприятной (на несколько электронвольт ) в обратном направлении. .
Исследовать
[ редактировать ]Многие потенциальные выпрямляющие молекулы изучались группами Роберта Мелвилла Мецгера, Чарльза А. Панетты и Дэниела Л. Маттерна ( Университет Миссисипи ) в период с 1981 по 1991 год, но не были успешно проверены на проводимость.
Это предложение было проверено в двух статьях в 1990 и 1993 годах группами Джона Роя Сэмблса ( Университет Эксетера , Великобритания ) и Джеффри Джозефа Эшвелла ( Университет Крэнфилда , ныне Ланкастерский университет , Великобритания), используя монослой трицианохинодиметанида гексадецилхинолиния, зажатый между разнородными металлические электроды ( магний и платина ) [3] [4] а затем подтверждено в трёх статьях в 1997 и 2001 годах Мецгером (ныне работающим в Университете Алабамы ) и его коллегами, которые использовали идентичные металлы (сначала алюминий , затем золото ). [5] [6] [7]
В этих статьях используются монослои Ленгмюра-Блоджетт (толщиной в одну молекулу) с примерно 10 14 до 10 15 Молекулы измеряются параллельно. В период с 1997 по 2006 год группа Мецгера обнаружила около девяти подобных выпрямителей совершенно разной конструкции. [8] Еще несколько органических выпрямителей на основе перилена с ласточкиными хвостами ПЭГ ( полиэтиленгликоля ) были синтезированы в лаборатории Маттерна Рамакришной Самудралой. [9] Эти выпрямители позволят гибко измерять выпрямление.
Одиночные молекулы, ковалентно связанные с золотом, были изучены методом сканирующей туннельной спектроскопии , и некоторые из них представляют собой мономолекулярные выпрямители, изученные как одиночные молекулы, как показали группы Лупинга Ю ( Чикагский университет ) и Эшвелла (позже в Ланкастерском университете , Великобритания ).
Цели
[ редактировать ]Движущая идея в UE (также называемой электроникой молекулярного масштаба) заключается в том, что правильно спроектированные «электроактивные» молекулы от 1 до 3 нм длиной могут вытеснять кремниевые устройства для уменьшения размеров компонентов схемы , обеспечивая одновременное увеличение максимальной интегральной схемы. скорости. Однако по состоянию на 2012 год усиление не было реализовано. [update], а химические взаимодействия между металлическими электродами и молекулами сложны.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Золдан, Винисиус Клаудио; Фаччо, Рикардо и Паса, Андре Авелино (2015). «N- и p-тип одномолекулярных диодов» . Научные отчеты . 5 : 8350. Бибкод : 2015NatSR...5E8350Z . дои : 10.1038/srep08350 . ПМЦ 4322354 . PMID 25666850 .
- ^ Авирам, Арье; Ратнер, Марк А. (1974). «Молекулярные выпрямители». Письма по химической физике . 29 (2): 277. Бибкод : 1974CPL....29..277A . дои : 10.1016/0009-2614(74)85031-1 .
- ^ Эшвелл, Дж.Дж., Сэмблс, Дж.Р., Мартин, А.С., Паркер, В.Г. и Шаблевски, М. (1990). «Выпрямляющие характеристики пленок Mg|(C 16 H 33 -Q3CNQ LB)|Pt». Дж. Хим. Соц. хим. Коммун. (19): 1374. дои : 10.1039/C39900001374 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Мартин А.С., Сэмблс Дж.Р. и Эшвелл Дж.Дж. (1993). «Молекулярный выпрямитель». Физ. Преподобный Летт . 70 (2): 218–221. Бибкод : 1993PhRvL..70..218M . дои : 10.1103/PhysRevLett.70.218 . ПМИД 10053732 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Сюй Т., Петерсон И.Р., Лакшмикантам М.В. и Мецгер Р.М. (2001). «Ректификация монослоем трицианохинодиметанида гексадецилхинолиния между золотыми электродами». Энджью. хим. Межд. Эд . 40 (9): 1749–1752. doi : 10.1002/1521-3773(20010504)40:9<1749::AID-ANIE17490>3.0.CO;2-O . ПМИД 11353499 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Мецгер, РМ; Чен, Б., Хёпфнер, У., Лакшмикантам, М.В., Гийом, Д., Каваи, Т., Ву, К., Татибана, Х., Хьюз, ТВ, Сакураи, ТВ, Болдуин, Дж.В., Хош, К., Кава , член парламента, Бремер Л. и Эшвелл Г.Дж. (1997). «Монмолекулярное электрическое выпрямление в трицианохинодиметаниде гексадецилхинолиния». Дж. Ам. хим. Соц . 119 (43): 10455–10466. дои : 10.1021/ja971811e .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Мецгер Р.М., Сюй Т. и Петерсон И.Р. (2001). «Электрическое выпрямление монослоем трицианохинодиметанида гексадецилхинолиния, измеренное между макроскопическими золотыми электродами». Дж. Физ. хим. Б. 105 (30): 7280–7290. дои : 10.1021/jp011084g .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Мецгер, Р.М. (2006). «Унимолекулярные выпрямители: современное состояние». хим. Физика . 326 (1): 176–187. Бибкод : 2006CP....326..176M . doi : 10.1016/j.chemphys.2006.02.026 .
- ^ Самудрала, Рамакришна (2008), доктор философии. диссертация. Университет Миссисипи