สายโมเลกุลใหม่สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โมเลกุลเดี่ยว

Anonim

นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยีแห่งโตเกียวได้ออกแบบลวดโมเลกุลชนิดใหม่ที่มีสารประกอบเรติเนียมอณูอินทรีย์เพื่อให้ได้ค่าการนำไฟฟ้าที่สูงกว่าที่เคยมีมาก่อน ต้นกำเนิดของการนำไฟฟ้าสูงในสายเหล่านี้มีความแตกต่างจากอุปกรณ์โมเลกุลที่คล้ายคลึงกันและเป็นกลยุทธ์ที่มีศักยภาพในการพัฒนาสายโมเลกุลที่เจือจางมาก

นักวิจัยพยายามที่จะหดตัวอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ให้มีขนาดที่ไม่เคยมีมาก่อนตั้งแต่จุดเริ่มต้นจนถึงจุดเริ่มต้นของการสร้างโมเลกุลเหล่านี้ เส้นลวดระดับโมเลกุลเป็นหนึ่งในตึกที่สร้างขึ้นจากตัวพิมพ์เล็ก ๆ น้อย ๆ และนักวิจัยจำนวนมากได้มีการพัฒนากลยุทธ์ในการสังเคราะห์สายไฟที่มีกระแสไฟฟ้าสูงและมีเสถียรภาพจากโมเลกุลที่ได้รับการออกแบบอย่างพิถีพิถัน

ทีมนักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งโตเกียว ได้แก่ Yuya Tanaka ได้ออกแบบลวดเชื่อมโมเลกุลใหม่ในรูปแบบของโลหะผสมระหว่างโลหะ - โมเลกุล - โลหะ (MMM) ได้แก่ polyyne ซึ่งเป็นโมเลกุลเหมือนห่วงโซ่อินทรีย์ "เจือปน" ด้วย หน่วย ruteniium (Rupppppp) 2. การออกแบบที่นำเสนอในหน้าปกของ วารสาร American Chemical Society ขึ้นอยู่กับระดับพลังงานในการทำ orbitals ของอะตอมของลวดโดยคำนึงถึงลักษณะของขั้วไฟฟ้าสีทอง

ทีมวิจัยยืนยันว่าค่าการนำไฟฟ้าของสายโมเลกุลเหล่านี้มีค่าเท่ากับหรือสูงกว่าเส้นลวดโมเลกุลอินทรีย์ที่รายงานไว้ก่อนหน้านี้ซึ่งรวมถึงสายไฟที่ "เจือจาง" คล้ายกับหน่วยเหล็ก จากผลการวิจัยเหล่านี้นักวิจัยจึงได้ทำการสืบหาจุดกำเนิดที่ดีกว่าของลวดที่นำเสนอ พวกเขาพบว่าคุณสมบัติในการทำปฏิกิริยาที่สังเกตได้แตกต่างจากที่เคยรายงานไว้ก่อนหน้านี้และได้มาจากการแยกวงโคจรของ MMM กล่าวอีกนัยหนึ่งการแบ่งวงโคจรทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของอิเล็กตรอน orbitals อะตอมเพื่อกำหนดใหม่ "ไฮบริด" วงโคจรการถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างอิเล็กโทรดโลหะและโมเลกุลลวด ตามที่ทานากะกล่าวว่า "พฤติกรรมการแบ่งแยกวงโคจรดังกล่าวแทบไม่เคยรายงานมาก่อนว่ามีจุดเชื่อมต่อ MMM อื่นใด"

เนื่องจากช่องว่างที่แคบลงระหว่าง orbitals โมเลกุลที่ถูกครอบครองมากที่สุด (HOMO) และต่ำสุด (LUMO) เป็นปัจจัยสำคัญในการเสริมสร้างความเป็นผู้นำของสายโมเลกุลจึงมีการนำเสนอเทคนิคใหม่ในการใช้ประโยชน์จากความรู้นี้โดย Tanaka กล่าวว่า " เป็นกลยุทธ์ใหม่ในการตระหนักถึงสายโมเลกุลที่มีช่อง HOMO หรือช่องว่าง LUMO ที่แคบมาก ๆ โดยการสร้างชุมทาง MMM "

คำอธิบายสำหรับคุณสมบัติการดำเนินการที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานของสายที่เสนอนี้ช่วยในการพัฒนายุทธศาสตร์ของส่วนประกอบโมเลกุลใหม่ ๆ ซึ่งอาจเป็นส่วนสำคัญของอุปกรณ์อิเลคทรอนิคในอนาคต

menu
menu