חוטים מולקולריים חדשים עבור מולקולה בודדת התקנים אלקטרוניים

Anonim

מדענים במכון הטכנולוגי של טוקיו תכננו סוג חדש של חוט מולקולרי מסומם עם רוטניום organometallic להשיג מוליכות גבוהה ללא תקדים מאשר חוטים מולקולריים קודמים. מקור המוליכות הגבוהה בחוטים אלה שונה במהותו ממכשירים מולקולריים דומים ומציע אסטרטגיה פוטנציאלית לפיתוח חוטים מולקולריים "מסוממים".

מאז התפיסה שלהם, החוקרים ניסו לכווץ מכשירים אלקטרוניים לגדלים חסרי תקדים, אפילו עד כדי f fabricating אותם ממולקולות כמה. חוטים מולקולריים הם בין אבני הבניין של המרכיבים זעירים כאלה, חוקרים רבים פיתחו אסטרטגיות כדי לסנתז מוליכים מאוד, חוטים יציבים מן המולקולות תוכנן בקפידה.

צוות של חוקרים ממכון הטוקיו לטכנולוגיה, כולל יויה טנאקה, תכנן חוט מולקולרי חדש בצורת צומת אלקטרודות מתכת-מולקולה-מתכת (MMM), כולל פוליאני, מולקולה אורגנית דמוית רשת, "מסוממת" עם יחידה מבוססת רוטניום Ru (dppe) 2. העיצוב המוצע, שמוצג בעטיפה של כתב העת של האגודה האמריקאית לכימיה, מבוסס על הנדסה רמות האנרגיה של ניהול האורביטלים של האטומים של החוט, בהתחשב במאפיינים של אלקטרודות זהב.

באמצעות מיקרוסקופ סריקה של מנהור, הצוות אישר כי מוליכות של חוטים מולקולריים אלה שווה או גבוה יותר מאלה של חוטים מולקולריים אורגניים שדווחו בעבר, כולל חוטים דומים "מסוממים" עם יחידות ברזל. על סמך תוצאות אלו, החוקרים המשיכו לחקור את מקור המוליכות הגבוהה של החוט המוצע. הם מצאו כי מאפייני הניטור שנצפו היו שונים במהותם מצמתים MMM דומים שדווחו בעבר ונגזרו פיצול מסלולית. במילים אחרות, פיצול מסלולית גורם לשינויים באלקטלים האלקטרוניים המקוריים של האטומים כדי להגדיר העברה אלקטרונית חדשה "היברידית" של מסלול האלקטרון בין אלקטרודות המתכת לבין מולקולות החוט. לדברי טנאקה, "התנהגות פיצול מסלולית כזו נדירות דווחה עבור כל צומת MMM אחרת."

מכיוון שפער צר בין האורטבאלים המולקולריים הכבדים ביותר (HOMO) והנמוך ביותר (LUMO) הוא גורם מכריע להגברת המוליכות של חוטים מולקולריים, פרוטוקול הסינתזה המוצע מאמץ שיטה חדשה לניצול הידע הזה, כפי שמראה טנאקה "המחקר הנוכחי חושף אסטרטגיה חדשה להגשמת חוטים מולקולריים עם צומת HOMO צרה ביותר? LUMO הפער באמצעות היווצרות MMM צומת. "

הסבר זה לתכונות הניטור השונות ביסודו של החוטים המוצעים מאפשר פיתוח אסטרטגי של רכיבים מולקולריים חדשים, אשר עשויים להיות אבני הבניין של מכשירים אלקטרוניים זעירים בעתיד.

menu
menu