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單分子二極管問世 已有1人參與
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來源：中國(guó)科技網(wǎng)-科技日?qǐng)?bào) 作者：陳丹 2015年05月27日 00:54 [導(dǎo)讀] 美國(guó)哥倫比亞大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)副教授拉莎·文卡塔拉曼指導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新技術(shù)，成功創(chuàng)建出首個(gè)單分子二極管，其性能比之前所有設(shè)計(jì)的要高50倍，有望在納米器件領(lǐng)域獲得實(shí)際應(yīng)用。 科技日?qǐng)?bào)北京5月26日電 （記者陳丹）美國(guó)哥倫比亞大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)副教授拉莎·文卡塔拉曼指導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新技術(shù)，成功創(chuàng)建出首個(gè)單分子二極管，其性能比之前所有設(shè)計(jì)的要高50倍，有望在納米器件領(lǐng)域獲得實(shí)際應(yīng)用。論文發(fā)表在5月25日的《自然·納米技術(shù)》雜志上。 單分子器件是電子設(shè)備微型化的極致。亞利耶·艾佛萊姆和馬克·瑞特在1974年提出，單個(gè)分子可以作為整流器，一個(gè)單向的電流導(dǎo)體。此后，科學(xué)家相繼演示了單分子連接到金屬電極上（單分子結(jié)）可用作多種元件，包括電阻器、開關(guān)、晶體管，以及二極管。 由二極管充當(dāng)電閥，其結(jié)構(gòu)需要不對(duì)稱，以使兩個(gè)方向的電流處于不同環(huán)境。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，為了開發(fā)單分子二極管，研究人員簡(jiǎn)單地設(shè)計(jì)了具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的分子。 “雖然這種不對(duì)稱分子的確顯示出一些類二極管特性，但它們并不有效�！闭撐牡谝蛔髡�、博士生布萊恩·卡珀茲解釋說，“設(shè)計(jì)良好的二極管應(yīng)只允許電流沿一個(gè)方向流動(dòng)——接通方向，并且電流強(qiáng)度要大。非對(duì)稱分子設(shè)計(jì)往往會(huì)出現(xiàn)接通（開）和斷開（關(guān)）兩個(gè)方向上都有微弱電流流過的現(xiàn)象，并且開電流和關(guān)電流的比率（整流比）通常都很低。而理想情況是，整流比應(yīng)該非常高�！� 為了克服非對(duì)稱分子設(shè)計(jì)的相關(guān)問題，文卡塔拉曼的團(tuán)隊(duì)將重點(diǎn)放在為分子結(jié)構(gòu)創(chuàng)造一個(gè)不對(duì)稱的環(huán)境上。他們的方法相當(dāng)簡(jiǎn)單——用離子溶液包圍活性分子，并用不同大小的金屬電極接觸分子。 結(jié)果，他們獲得的單分子二極管的整流比達(dá)到了250，比以前的設(shè)計(jì)高出50倍。文卡塔拉曼指出，二極管中的開電流可超過0.1微安，對(duì)于單分子而言，這個(gè)電流已經(jīng)很大了。此外，新技術(shù)很容易實(shí)施，可以應(yīng)用于所有類型的納米器件，包括那些用石墨烯電極制造的器件。 “能夠采用化學(xué)和物理學(xué)概念設(shè)計(jì)一個(gè)分子電路，并讓它具備一定的功能性，這是很令人驚異的�！蔽目ㄋf，“由于尺度如此之小，量子力學(xué)效應(yīng)絕對(duì)是這一器件的一個(gè)重要方面。因此，能夠創(chuàng)建一個(gè)看不見卻表現(xiàn)得與預(yù)期一致的東西，這是一個(gè)真正的成功�！� 研究團(tuán)隊(duì)目前正在努力理解這項(xiàng)成果背后的物理基礎(chǔ)，并試圖使用新的分子系統(tǒng)，進(jìn)一步提高整流比。 總編輯圈點(diǎn) 二極管是半導(dǎo)體電路最基本的單元，電流只被允許從一個(gè)方向通過。一般來說，二極管是用化學(xué)摻雜的辦法，在硅電路上“雕刻”出來的。但要讓二極管縮小到分子級(jí)別，這種辦法就不適用了。如今化學(xué)家別出心裁，借助簡(jiǎn)單的離子溶液實(shí)現(xiàn)了電流單向性，這使得電流可以在極小尺度上區(qū)分“0”和“1”。通向“后摩爾時(shí)代”的創(chuàng)新電路，雛形已經(jīng)有很多，哪一種能率先商用我們還不知道。一旦實(shí)現(xiàn)，我們的手機(jī)和電腦就百倍提速而且不發(fā)熱了。 9010.jpg |
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2樓2015-06-01 14:52:43
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