Kohti molekyylielektroniikkaa

24.08.2017

Columbia-yhden-molekyylin-toistettava-transistori-300-t.jpgEnsimmäinen vaihe molekyylielektroniikan alalla on, että tutkijat osoittavat, yksittäisien molekyylien voivan toimia huoneenlämmössä toistettavina piirielementteinä, kuten transistoreina tai diodeina.

Columbia Engineeringin tutkijat ovat nyt ensimmäisinä saavuttaneet toistettavan virrankulun eston vaikutuksen käyttämällä atomisen tarkkoja molekyylejä huoneenlämmössä.

Professori Latha Venkataramanin johtaman ryhmän työ osoittaa toistettavaa virrankulun estoa. Laite kykenee vaihtamaan eristävästä tilasta johtavaan tilaan varauksen lisäyksellä ja poistolla yksi elektroni kerrallaan.

Tutkijat loivat yhden geometrisesti järjestetyn atomiklusterin, jossa oli vain 14 atomin epäorgaaninen ydin ja linkkerit, jotka johdottivat ytimen kahdelle kultaelektrodille.

"Huomasimme, että klusterit voivat toimia erittäin hyvin huoneenlämpötilan nanokokoisina diodeina, joiden sähköistä vastetta voi räätälöidä muuttamalla niiden kemiallista koostumusta", toteaa Venkataraman. "Teoreettisesti yksittäinen atomi on pienin raja, mutta yksiatomisia laitteita ei voida valmistaa ja stabiloida huoneenlämmössä."

Näillä molekyyliklustereilla meillä on täydellinen määräysvalta niiden rakenteeseen atomisella tarkkuudella ja voimme muuttaa alkuainekoostumusta ja -rakennetta hallittavalla tavalla tietyn sähköisen vasteen aikaansaamiseksi. " toteavat tutkijat yliopistonsa tiedotteessa.

Hamburg-klinke-transistoren-300-t.jpgHampurin yliopiston tohtori Christian Klinken johtama ryhmä on puolestaan kehittänyt transistoreita, jotka perustuvat täysin erilaiseen periaatteeseen.

Ne hyödyntävät metallihiukkasia, jotka ovat niin pieniä, että ne eivät enää osoita metallista luonnettaan virran kulkiessa vaan osoittavat energiaraon, joka aiheutuu elektronien Coulombin repulsiosta toisiinsa nähden. Ohjausjännitteen avulla tätä rakoa voidaan muuttaa energisesti ja virtaa voidaan siten kytkeä päälle ja pois.

Näillä Coulomb-transistoreilla on kolme etua, jotka tekevät niistä kiinnostavia kaupallisissa sovelluksissa: Metallisten nanopartikkeleiden synteesi kolloidisen kemian avulla on hyvin hallittavissa ja skaalautuva.

Käytetty Langmuir-Blodgett -kerrostamismenetelmä tarjoaa laadukkaita yksikerroskalvoja myös teollisessa mittakaavassa, joten tämä lähestymistapa mahdollistaa standardin litografiamenetelmien.

Tuloksena olevat transistorit osoittavat yli 90 prosenttista kytkentäkäyttäytymistä ja ne toimivat jopa huoneenlämpötilassa.

20.06.2018Kvanttitilan siirto ja kvantti-internetti
18.06.2018Vertikaalinen tehotransistori galliumoksidista
15.06.2018Langatonta tehonsiirtoa syvälle kehoon
14.06.2018Piilaser saa tehonsa ääniaalloilla
13.06.2018Kvantti-interferenssi voi olla avain pienempiin eristeväleihin
12.06.2018Topologiaa ja suprajohtavuutta
11.06.2018Nanolangoilla lämpö sähköksi tehokkaammin
08.06.2018Harvinainen alkuaine materiaaliksi nopealle elektroniikalle
07.06.2018Keinotekoinen ihon kaltainen hermojärjestelmä
06.06.2018Kytkin spinvirralle

Siirry arkistoon »