Деятельность исследователей, работающих в области так называемой молекулярной электроники, направлена на создание аналогов базовых электронных компонентов, состоящих из отдельных молекул различных химических соединений. За последние пять лет на свет появилось множество вариантов реализации диодов и транзисторов, построенных на основе молекул органических и неорганических соединений, и даже на базе отдельных атомов. К сожалению, использование органических молекул не дает необходимого уровня повторяемости результатов, другими словами, характеристики каждого органического молекулярного транзистора отличаются от характеристик другого точно такого же транзистора. Транзисторы же на основе неорганических молекул демонстрируют приблизительно одинаковые характеристики, но, к сожалению, до последнего времени такие транзисторы могли работать только будучи охлажденными до сверхнизких температур.
Прорыв в области неорганических молекулярных транзисторов удалось совершить исследователям из Колумбийского университета. Они изготовили свой вариант транзистора, состоящего из молекулярной «группы» в состав которой входят 14 атомов различных элементов. Такая искусственно созданная «молекула» подключена к двум золотым электродам, и когда в этой молекуле изменяется электрический потенциал путем добавления из удаления одного электрона, то транзистор переключается из открытого в закрытое состояние, т.е. из проводящего в непроводящее электрический ток состояние.
Основной «изюминкой» данной разработки является искусственная молекула, каждый из 14 атомов которой расположен в строго заданном месте молекулы. Для создания таких молекул и манипулирования ими был разработан ряд технологий, в которых использовался наконечник электронного микроскопа. Однако согласно предоставленной исследователями информации, множество таких идентичных молекул можно получать в промышленных масштабах, используя цепочку несложных химических реакций и физических процессов.
Управление состоянием неорганического молекулярного транзистора осуществлялось при помощи электрического потенциала называемого напряжением смещения, создаваемого наконечником электронного сканирующего микроскопа. При комнатной температуре соотношение электрической проводимости транзистора в открытом и закрытом состоянии было равно 600, что совсем неплохо для транзистора на основе единственной молекулы.
Структура искусственной молекулы была получена в ходе череды сложных компьютерных расчетов, в которых учитывались особенности строения и взаимодействия атомов различных элементов. Точно такой же метод расчета и синтеза можно использовать и для создания молекул, электронные компоненты на базе которых будут обладать целым рядом уникальных электрических свойств.
К сожалению, данные исследования носят исключительно фундаментальный характер и не стоит ожидать скорого появления электронных устройств следующего поколения, построенных на базе молекулярных транзисторов. Тем не менее, как это хорошо известно из истории, череда фундаментальных исследований позволяет накопить данные, большой объем которых дает людям возможность совершить качественный рывок и использовать все это в практических целях.
Источник:
