الکترونیک مولکولی و اتصالات مناسب

اتصالات مناسب برای الکترونیک مولکولی در فریتز هابر

محققان موسسه فریتز هابر از انجمن ماکس پلانک برلین  باکمک یک نوع نانوسیم توانسته اند به هدایت جریان بین ترانزیستورهای مولکولی  بپردازند ..

در اینده ای نه چندان دور الکترونیک می‌تواند از مولکول‌ها در انجام محاسبات استفاده کند.  بنابراین چنین ذرات ریزی می‌توانند وظایفی را بر عهده بگیرند که در حال حاضر برای مثال با ترانزیستورهای سیلیکونی انجام می‌شود.

یک سیم را به سختی می‌توان به مقدار مورد نظر نازک‌ کرد . با این حال ابعاد رکوردی سیم‌های کوانتومی سبب ایجاد فرصتهای جدید ونویی می شوند ، اما در این خصوص نیز هنوز چالش‌هایی وجود دارد. اکنون، «لئونارد گریل» و همکارانش از موسسه فریتز هابر  در مورد این چالش ها به نتیجی رسیده اند . آنها کار خود را با تولید یک روبان گرافنی باریک آغاز کردند. در اولین مرحله آنها قطعات مولکولی از نوارهای گرافنی را روی سطح تبخیر کردند. این مولکول‌ها با برقراری پیوندهای شیمیایی آماده اند ،  به طوری که اول به شکل یک زنجیره دراز درآمدند و سرانجام تشکیل یک روبان سفت و تخت دادند.

.

.

سپس این پژوهشگران پروژه اصلی خود را آغاز نمودند : اندازه گیری رسانایی یک نانوسیم منفرد بر حسب طول آن نانوسیم

این اندازه گیری و بررسی های پی در پی نشان داده که  جریان در طول این سیم گرافنی مثل سیم مسی به دلیل مقاومت نسبتا پایین هدایت نمی‌یابد. برعکس، الکترون‌ها در طول سیم با یک فرآیند مکانیک کوانتومی جریان می‌یابند: آنها از آن تونل می‌زنند. فقط ذرات کوانتومی می‌توانند تونل‌زنی کنند و آنها همیشه این کار را به هنگام مواجهه با سدی که از لحاظ قوانین فیزیک کلاسیک غیر قابل عبور است و ایجاد مقاومت می‌کند، انجام می‌دهند.

تنها دلیل عبور انها از سد خواص کوانتومی آنهاست .  هرچه پهنای سد بیشتر باشد، الکترون‌های کمتری از آن عبور می‌کنند.

لازم به ذکر است این دانشمندان برای اولین بار به نتیجه رسیدند که چطور انتقال بار به انرژی الکترون بستگی دارد. اگر آنها انرژی الکترون را به نحوی انتخاب کنند که با انرژی اوربیتال‌های مولکولی تطابق داشته باشد، آنگاه انتقال بار فورا بهبود می‌یابد.

یافته دیگر آزمایش‌های این پژوهشگران به نانوسیم کامل اشاره دارد:  طبیعت انتقال الکترونی  و الکترونیک به چگونگی تشکیل لبه‌های نوار بستگی دارد. این دانشمندان بین ساختار زیگزاگ و آرمچیر  در الکترونیک تمایز قائل شدند. در ساختار آرمچیر، اتم‌های کربن بگونه‌ای مرتب شده‌اند که یادآور یک ردیف از صندلی‌ها و دسته صندلی‌ها است، درحالیکه در الگوی زیگزاگ آنها فقط دارای طرح ساده بالا و پایین هستند.

این متخصصان و محققان ، جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود در مورد الکترونیک مولکولی  را در مجله‌ی «Nature Nanotechnology» منتشر کرده‌اند.