Създаден е диод с размер на молекула

Международен екип от физици е създал молекула от около 50 атома, която провежда ток само в една посока и го прави с ефективност, сравнима с класическия диод.

За това откритие, отварящо големи перспективи за микроелектроника на ниво атом, разказва статия, публикувана в phys.org. Изследването им "Single-Molecule Diodes with High On-Off Ratios through Environmental Control," е публикувано на 25 май в Nature Nanotechnology.

"Създаването на устройство от една молекула отдавна бе един от най-недостижимите стремежи на всички учени, занимаващи се в областта на нанотехнологиите. Този проблем беше нашият "Свети Граал" от 1974 г., с появата на идеята за молекулярен диод и това е границата, която по принцип може да бъде постигната в миниатюризацията на електрониката", - заяви Лата Венкатараман (Latha Venkataraman) от Колумбийския университет в Ню Йорк.

Тъй като диодът трябва да пропуска ток само в една посока, структурата трябва да бъде асиметрична. За да се направи от една единствена молекула диод, учените е трябвало просто да създадат молекули, които имат асиметрични структури.

Проблемите при миниатюризацията в такива мащаби обаче е, че тогава започват да се намесват междуатомните взаимодействия и квантовите ефекти. 

Latha Venkataraman

Венкатараман и колегите й са успели да се справят с този проблем като използват същите тези ефекти при създаването на диода. Тяхното устройство се състои от четири прости компоненти - восък, две златни пластини, свързвани с молекулата диод и специална течност-електролит.

Една от златните плочи, свързана с плюса на диода, е почти напълно покрита с восък и има контакт с него и електролита само частично. Когато през него протича ток, положително заредените йони от течността се устремяват към откритата част на електрода, което значително повишава плътността на заряда на плюса на устройството.

Това прави диодът по-устойчив на пробиви, тъй като електроните в такива условия са по-малко склонни "да се промъкват" към другата страна на диода поради квантовите ефекти.

Благодарение на тази проста идея, през молекулния диод на учените от Колумбийския университет минава 250 пъти по-малко ток в грешната посока, отколкото в правилната. Той работи дори при много ниско напрежение и ток. Според учените, техният резултат е 50 пъти по-добър, отколкото е постиган в предишни експерименти и надеждността му е достатъчна по принцип за създаването на атомни транзистори и други електронни устройства.

Още по темата

07/05/2015

Технологии

IBM прави пробив в квантовите компютри

26/04/2015

Технологии

Технологии на НАСА в нашия живот (2)

21/04/2015

Физика

Електрически ключ от една молекула, контролиран от светлина