WikiDer > Мономолекулярный выпрямитель

Unimolecular rectifier
Водород можно удалить из индивидуума ЧАС2ТЭС молекул путем приложения избыточного напряжения к кончику сканирующий туннельный микроскоп (STAM, а); это удаление изменяет вольт-амперные (I-V) кривые молекул TPP, измеренные с помощью того же наконечника СТМ, от диод-подобные (красная кривая в b) к резистор-подобные (зеленая кривая). Изображение (c) показывает ряд TPP, H2Молекулы TPP и TPP. При сканировании изображения (г) на H2TPP в черной точке, которая мгновенно удаляет водород, как показано в нижней части (d) и на повторно сканированном изображении (e).[1]

А мономолекулярный выпрямитель единый органический молекула который функционирует как выпрямитель (в одну сторону дирижер) из электрический ток. Идея была впервые предложена в 1974 году Арье (позже Ари) Авирамом, затем в IBM, и Марк Ратнер, затем на Нью-Йоркский университет.[2] Их публикация была первым серьезным и конкретным теоретическим предложением в новой области молекулярная электроника На основе мезомерного эффекта определенных химических соединений на органические молекулы был построен молекулярный выпрямитель, моделирующий pn-переход с помощью химических соединений.

Предложенная ими выпрямляющая молекула была спроектирована таким образом, чтобы электрическая проводимость внутри нее была предпочтительна по сравнению с богатой электронами субъединицей или часть (донор электронов) к бедной электронами группировке (акцептор электронов), но не одобрен (некоторыми электрон-вольт) в обратном направлении.


Исследование

Многие потенциальные выпрямляющие молекулы были изучены группами Роберта Мелвилла Мецгера, Чарльза А. Панетты и Даниэля Л. Маттерна (Университет Миссисипи) между 1981 и 1991 годами, но не прошли успешных испытаний на проводимость.

Это предложение было проверено в двух работах в 1990 и 1993 гг. Джон Рой Сэмблс (Эксетерский университет, Великобритания) и Джеффри Джозеф Эшвелл (Крэнфилдский университет сейчас на Ланкастерский университет, Великобритания), используя монослой трицианохинодиметанида гексадецилхинолиния, расположенный между электродами из разнородных металлов (магний и платина)[3][4] а затем подтверждено в трех статьях в 1997 и 2001 годах Мецгером (в настоящее время Университет Алабамы) и коллег, использовавших идентичные металлы (первые алюминий, тогда золото).[5][6][7]

Эти документы используют Монослои Ленгмюра-Блоджетт (толщиной в одну молекулу) с оценкой 1014 до 1015 молекулы измеряются параллельно. В период с 1997 по 2006 год группой Метцгера было обнаружено около девяти подобных выпрямителей совершенно разной конструкции.[8] Еще несколько органических выпрямителей на основе перилена с ПЭГ (полиэтиленгликоль) Махаон был синтезирован в лаборатории Маттерна Рамакришной Самудралой.[9] Эти выпрямители позволят гибко измерять выпрямление.

Одиночные молекулы связаны ковалентно к золоту были изучены сканирующая туннельная спектроскопия и некоторые из них являются мономолекулярными выпрямителями, изученными как одиночные молекулы, как показали группы Лупинга Ю (Чикагский университет) и Эшвелл (позже в Ланкастерский университет, Великобритания).

Цели

Основная идея в UE (также называемом электроникой молекулярного масштаба) заключается в том, что правильно спроектированные "электроактивные" молекулы от 1 до 3нм по длине, может вытеснить кремнийна базе устройств для уменьшения схема размеры компонентов, обеспечивающие одновременное увеличение максимальной скорости интегральной схемы. Тем не мение, усиление не реализовано по состоянию на 2012 год, а химические взаимодействия между металлическими электродами и молекулами сложны.

Рекомендации

  1. ^ Золдан, Виниций Клаудио; Фаччо, Рикардо и Паша, Андре Авелино (2015). «Характер N и p типа одномолекулярных диодов». Научные отчеты. 5: 8350. Bibcode:2015НатСР ... 5Е8350Z. Дои:10.1038 / srep08350. ЧВК 4322354. PMID 25666850.
  2. ^ Авирам, Арье; Ратнер, Марк А. (1974). «Молекулярные выпрямители». Письма по химической физике. 29 (2): 277. Bibcode:1974CPL .... 29..277A. Дои:10.1016/0009-2614(74)85031-1.
  3. ^ Эшвелл, Дж. Дж., Сэмблс, Дж. Р., Мартин, А. С., Паркер, В. Г. и Саблевски, М. (1990). «Выпрямляющие характеристики Mg | (C16ЧАС33-Q3CNQ LB film) | Платиновые структуры ». J. Chem. Soc. Chem. Commun. (19): 1374. Дои:10.1039 / C39900001374.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  4. ^ Мартин А.С., Сэмблс Дж.Р., Эшвелл Г.Дж. (1993). «Молекулярный выпрямитель». Phys. Rev. Lett. 70 (2): 218–221. Bibcode:1993ПхРвЛ..70..218М. Дои:10.1103 / PhysRevLett.70.218. PMID 10053732.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  5. ^ Сюй, Т., Петерсон, И.Р., Лакшмикантам, М.В. и Мецгер, Р. (2001). «Ректификация монослоем трицианохинодиметанида гексадецилхинолиния между золотыми электродами». Энгью. Chem. Int. Эд. 40 (9): 1749–1752. Дои:10.1002 / 1521-3773 (20010504) 40: 9 <1749 :: AID-ANIE17490> 3.0.CO; 2-O.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  6. ^ Metzger, R.M .; Чен, Б., Хёпфнер, У., Лакшмикантам, М.В., Гийом, Д., Каваи, Т., Ву, X., Тачибана, Х, Хьюз, ТВ, Сакурай, ТВ, Болдуин, Дж. У., Хош, К., Кава , Член парламента, Бремер, Л. и Эшвелл, Г.Дж. (1997). «Мономолекулярное электрическое выпрямление в трицианохинодиметаниде гексадецилхинолиния». Варенье. Chem. Soc. 119 (43): 10455–10466. Дои:10.1021 / ja971811e.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  7. ^ Мецгер, Р.М., Сюй, Т., Петерсон, И. (2001). «Электрическое выпрямление монослоем трицианохинодиметанида гексадецилхинолиния, измеренное между макроскопическими золотыми электродами». J. Phys. Chem. B. 105 (30): 7280–7290. Дои:10.1021 / jp011084g.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  8. ^ Мецгер, Р. (2006). «Мономолекулярные выпрямители: текущее состояние». Chem. Физика. 326 (1): 176–187. Bibcode:2006CP .... 326..176M. Дои:10.1016 / j.chemphys.2006.02.026.
  9. ^ Самудрала, Рамакришна (2008), доктор философии Тезис. Университет Миссисипи