Χημικοί στην Κορέα και στις ΗΠΑ έδειξαν ότι το ρεύμα που κυκλοφορεί μέσα από ένα τρανζίστορ φτιαγμένο από ένα και μόνο μόριο, μπορεί να ρυθμίζεται από μικροαλλαγές στις ενέργειες των μοριακών τροχιακών τους. Αυτή η σπουδαία παρατήρηση των μοριακών ηλεκτρονικών τα φέρνει πιο κοντά στο να συμπεριφέρονται σαν συμβατικά, σε αυτά δηλαδή που βασίζονται στο πυρίτιο.
Ο Takhee Lee Gwangju από το Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Νότιας Κορέας, και ο Mark Reed από το Πανεπιστήμιο του Yale, χρησιμοποίησαν μια μπαταρία για να αποδείξουν ότι οι συσκευές τους αποτελούνταν μόνο από ένα μοριακό τρανζίστορ. Επίσης, έδειξαν ότι μια εξωτερική τάση που εφαρμόστηκε αυξομείωνε το ρεύμα αλλάζοντας τα μοριακά τροχιακά επίπεδα ενέργειας αυτών των μορίων. Έδειξαν δε ότι διαφορετικά μόρια συμπεριφέρονται διαφορετικά, ανάλογα με τα επίπεδα ενέργειας των τροχιακών τους.
Ερευνητές ανακάλυψαν ότι ένα μόριο βενζενο-διθιόλης σε επαφή με ηλεκτρικές διεπαφές από χρυσό συμπεριφέρεται ακριβώς όπως ένα τρανζίστορ πυριτίου
Τα τρανζίστορ επίδρασης πεδίου (FET) – οι βάσεις των τσιπ στους υπολογιστές – έχουν τρία ηλεκτρόδια. Η πηγή (source) και η υποδοχή (drain) μεταφέρουν ρεύμα μέσω της συσκευής, ενώ το τρίτο ηλεκτρόδιο – η πύλη – ελέγχει πόσο ρεύμα μπορεί να ρέει με την εφαρμογή μιας τάσης, κάτι σαν έναν ροοστάτη . Ο Lee εξηγεί ότι ενώ έχουν ήδη ανακαλυφθεί μοριακά FET, η απόδειξη για τον έλεγχο του ρεύματος που προερχόταν από την άμεση ηλεκτροστατική αλληλεπίδραση της πύλης (gate) και των μοριακών τροχιακών παρέμεινε αβέβαιη. “Είναι δύσκολο να φτιάξει κανείς αυτές τις συσκευές”, λέει ο Lee, “και ακόμα πιο δύσκολο να ληφθούν οι μετρήσεις”, προσθέτοντας ότι μεσολάβησαν σχεδόν δέκα χρόνια σκληρής δουλειάς για την επίτευξη αυτών των αποτελεσμάτων.
Για να αποδείξουν ότι η τάση που εφαρμόζεται στην πύλη πραγματικά αλληλεπιδρούσε με τα μοριακά τροχιακά του παγιδευμένου μορίου, η ομάδα χρησιμοποίησε μια τεχνική που ονομάζεται ανελαστική ηλεκτρονική φασματοσκοπία μέσω σήραγγας (IET). Αυτή η τεχνική αποκαλύπτει τις αλληλεπιδράσεις των ηλεκτρονίων που μεταφέρουν το ρεύμα με τις δονήσεις του μορίου, καθώς αυτά ανοίγουν μια ‘σήραγγα’ μέσα από αυτό για να περάσουν ανάμεσα στο ηλεκτρόδιο της πηγής και το ηλεκτρόδιο της υποδοχής. Η ομάδα μάλιστα χρησιμοποίησε δύο διαφορετικά μόρια στις συσκευές τους, και τα δύο με ομάδες θειόλης στα δύο άκρα για να κολλήσουν με τις επιφάνειες του χρυσού.
Τελικά αυτό που η πειραματική ομάδα έχει δείξει είναι ότι η γνώση της δομής των τροχιακών μπορεί να εφαρμοστεί για να προβλέψουμε πως τα μόρια θα συμπεριφερθούν σε αυτές τις συσκευές.
Ενώ οι μετρήσεις επιβεβαιώνουν ότι οι θεωρητικοί παλιότερα είχαν προβλέψει, η προοπτική λειτουργικών ηλεκτρονικών συσκευών με βάση τα μόρια είναι ακόμη μακριά, λέει ο Lee. Επισημαίνει δε ότι η ηλεκτρονιο-μετανάστευση είναι σήμερα ανεξέλεγκτη και η απόδοση τυχόν χρήσιμων συσκευών είναι αρκετά μικρή. “Φτιάξαμε 418 συσκευές και μόνο 35 από αυτές λειτούργησαν σωστά, γι αυτό θα χρειαστεί μια επαναστατική τεχνική για να φτάσουμε σε ένα επίπεδο παραγωγής.Μετά από πολλά χρόνια έρευνας, μπορέσαμε επιτέλους να δείξουμε ότι τα μόρια μπορούν πράγματι να λειτουργήσουν ως τρανζίστορ".
Πηγή: Chemistry World
Leave a Comment