Физики создали сверхэффективный диод размером с молекулу

Физики создали сверхэффективный диод размером с молекулу Опубликовано ssu-filippov в 29 мая, 2015 - 00:06 Международный коллектив физиков создал необычную молекулу из примерно 50 атомов, которая проводит ток только в одну сторону и делает это с эффективностью, сопоставимой с классическими диодами, что открывает дорогу для атомной микроэлектроники, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology. «Создание устройства из одной молекулы давно было одним из недостижимых чаяний всех ученых, занимающихся нанотехнологиями. Эта задача была нашим "священным граалем» с 1974 года, с момента появления идеи о молекулярном диоде, и она является тем пределом, который можно в принципе достичь в деле миниатюризации электроники", — заявила Лата Венкатараман (Latha Venkataraman) из университета Колумбии в Нью-Йорке (США). Как объясняет Венкатараман, за последние годы ученые неоднократно предпринимали попытки создать молекулярный диод, и в некоторых случаях им даже удавалось собрать молекулу, похожую на него. Один из первых подобных приборов был разработан еще в 2009 году. Проблема заключалась в том, что на таких масштабах работе устройства начинают мешать силы межатомного взаимодействия и квантовые эффекты, благодаря чему они начинают пропускать ток в обоих направлениях, хотя и с разной силой, и работают только при очень высоких напряжениях. И то и другое не позволяет применять такие диоды в атомной микроэлектронике. Венкатамаран и ее коллеги смогли обойти эту проблему, научившись использовать эти эффекты в качестве базы для работы диода. Их молекулярный выпрямитель тока состоит из четырех простых компонентов – воска, двух золотых пластин, соединяющей их молекулы-диода, и особой жидкости-электролита. Одна из золотых пластинок, подсоединенная к «плюсу» диода, была почти полностью покрыта воском и контактировала с ним и с токопроводящей жидкостью лишь частично. Когда через него течет ток, положительно заряженные ионы из жидкости устремляются к открытой части электрода, что заметно повышает плотность заряда на «плюсе» устройства. Как объясняют ученые, это делает диод более устойчивым к пробою, так как электроны в таких условиях менее охотно «просачиваются» на другую сторону диода благодаря квантовым эффектам. Благодаря такому простому приему, молекулярный диод Венкатамаран и ее коллег пропускает в 250 раз меньше тока в «неправильном» направлении, чем в правильном. При этом работает даже при очень низких напряжениях и силе тока. По словам ученых, подобный результат в 50 раз лучше, чем удавалось достигнуть в предыдущих экспериментах, и такой надежности выпрямления в принципе достаточно для создания атомных транзисторов и прочих электронных приборов. URL: http://www.nanonewsnet.ru/news/2015/fiziki-sozdali-sverkheffektivnyi-diod-razmerom-s-molekulu Источник(и): 1. РИА Новости Учёные создали эффективный диод из одной молекулы Опубликовано kur в 28 мая, 2015 - 08:39 Фото с сайта geektimes.ru Фото с сайта geektimes.ru Группа физиков из инженерной школы прикладных наук Колумбийского университета разработала технологию получения полноценных диодов размером всего в одну молекулу. Работа велась под руководством помощника профессора прикладной физики Латы Венкатараман. Их «молекулярный диод» работает эффективнее аналогов, создававшихся ранее, и имеет все шансы стать первым нанодиодом, подходящим для создания наноустройств. Работа была опубликована 25 мая в журнале Nature Nanotechnology. Сегодняшняя минитюаризация электроники занимала умы учёных ещё в прошлом веке. В 1974 году А. Авирам и М. Ратнер предположили в своей работе, что единственная молекула может работать, как выпрямитель, и тем самым положили начало современной микроэлектронике. С тех пор исследователи установили, что единичные молекулы, связанные с металлическими электродами (мономолекулярное соединение), можно заставить играть роль различных элементов электрических схем – резисторов, переключателей, транзисторов и диодов. При этом в таком поведении молекул принимают непосредственное участие квантовые эффекты. geektimes-diod-1.jpg В течение 40 лет предпринимались попытки создать асимметричную молекулу, эмулирующую работу классического диода с p-n переходами. Но предыдущие нанодиоды обладали низкой проводимостью, плохими коэффициентами выпрямления (отношением пропускного тока к запорному) и требовали высоких напряжений для работы. Созданный исследователями диод, созданный на основе олигомера (молекулы в виде цепочки из одинаковых звеньев) диоксида тиофена, имеет коэффициент выпрямления более 250 (в 5 раз выше предыдущих попыток) и работает при напряжениях от 370 мВ. «Наш подход позволил создать диод из одной молекулы с коэффициентом выпрямления более 250 и разрешённым током до 0.1 мкA,– говорит Венкатараман. – Создание устройств с активными элементами размером в одну молекулу давно было мечтой учёных, занимающихся нанотехнологиями. Эта цель, которая с 1974 была „святым Граалем“ молекулярной электроники, представляет собой минимально возможный размер, который может иметь электронное устройство». geektimes-diod-2.jpg Подход учёных состоит в том, чтобы асимметричной была не только молекула, но и её окружение. Хороших результатов удалось добиться, поместив её в ионный раствор и использовав золотые электроды разных размеров. «Удивительно, что мы можем разработать и создать контур молекулярных размеров, который способен будет делать что-либо практичное,– говорит Венкатараман. – Это на самом деле триумф, создать такую вещь, которую невозможно увидеть невооружённым глазом, но которая при этом работает, как задумано». URL: http://www.nanonewsnet.ru/news/2015/uchenye-sozdali-effektivnyi-diod-iz-odnoi-molekuly 2.geektimes.ru