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美成功控制單分子厚度電路中電流 朝納米級(jí)電路邁進(jìn) 向研制納米級(jí)電路又邁進(jìn)了一步 科技日?qǐng)?bào)訊 （記者陳丹）科學(xué)家們?cè)陂_(kāi)發(fā)微觀電路方面面臨著一些障礙，比如如何可靠地控制流經(jīng)一個(gè)只有單分子厚度的電路中的電流?，F(xiàn)在，美國(guó)羅切斯特大學(xué)化學(xué)工程助理教授亞歷山大·謝斯特帕羅夫成功做到了這一點(diǎn)，朝著研制納米級(jí)電路又邁進(jìn)了一步。 “直到現(xiàn)在，科學(xué)家們一直無(wú)法可靠地直接引導(dǎo)電流從一個(gè)分子流向另一個(gè)分子。”謝斯特帕羅夫說(shuō)，“但這正是只有一個(gè)或兩個(gè)分子厚的電子電路工作時(shí)需要做的?！?/P> 在這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，謝斯特帕羅夫利用一個(gè)簡(jiǎn)單的微觀電路為一個(gè)有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）供電，電路的正負(fù)極之間通過(guò)一張只有一個(gè)分子厚的有機(jī)材料薄膜連接。最近公布的研究已經(jīng)表明，在如此薄的電路中，要控制電流在兩極之間的流動(dòng)非常難。而謝斯特帕羅夫在發(fā)表于《先進(jìn)材料界面》雜志上的論文中解釋說(shuō)，解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵是增加一個(gè)分子惰性層。 據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)4月22日（北京時(shí)間）報(bào)道，這個(gè)惰性層或非反應(yīng)性層是由直鏈有機(jī)分子構(gòu)成的。在其上面分布著一層環(huán)狀的芳香族分子，充當(dāng)傳導(dǎo)電子電荷的導(dǎo)線；而惰性層就如導(dǎo)線的塑料外殼一樣，可以起到絕緣的作用。由于下面的惰性層不能與上層發(fā)生反應(yīng)，器件的電子特性僅通過(guò)上層就可以決定。 借助這種雙層排列，謝斯特帕羅夫能夠?qū)﹄姾傻霓D(zhuǎn)移進(jìn)行調(diào)控。通過(guò)改變官能團(tuán)——用于取代分子中的氫并決定分子具有哪些獨(dú)特化學(xué)反應(yīng)的原子或原子團(tuán)，他可以更準(zhǔn)確地控制電流在電極和上層有機(jī)分子層之間移動(dòng)的速度。 在分子電子器件中，一些官能團(tuán)會(huì)加快電荷轉(zhuǎn)移，另一些則可使電荷轉(zhuǎn)移速度慢下來(lái)。正是惰性層的加入，謝斯特帕羅夫能夠減少上層受到的干擾，由此便可通過(guò)改變官能團(tuán)來(lái)達(dá)到設(shè)備所需的精確的電荷轉(zhuǎn)移速度，例如，發(fā)光二極管可能需要更快的電荷轉(zhuǎn)移速度才能保持特定的發(fā)光；而生物醫(yī)學(xué)注射裝置可能需要電荷以更慢的速度轉(zhuǎn)移。 雖然謝斯特帕羅夫克服了一個(gè)大障礙，但要讓雙層分子電子器件走向?qū)嶋H應(yīng)用，還需開(kāi)展大量工作。下一個(gè)挑戰(zhàn)將是耐用性?！拔覀冮_(kāi)發(fā)的這個(gè)系統(tǒng)在高溫下會(huì)迅速退化?！敝x斯特帕羅夫說(shuō)，“我們需要的是能夠持續(xù)運(yùn)行數(shù)年的設(shè)備，這得花點(diǎn)時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)?！?/P> 總編輯圈點(diǎn) IT業(yè)界一直期待電路進(jìn)一步集成，但細(xì)微到納米級(jí)，電流的性質(zhì)就不像普通電路里那樣容易掌握。要讓幾個(gè)或幾十個(gè)分子上的電子流絕不出錯(cuò)，科學(xué)家必須引入新材料，其中大多含碳——石墨烯、碳納米管、RNA等等。此次，化學(xué)家起用了芳香族有機(jī)物，它結(jié)構(gòu)上的變化多端也可以化作電路的多樣性。我們確信，未來(lái)信息產(chǎn)業(yè)離不開(kāi)超級(jí)省電、靈敏、小巧的電子件，而歸根結(jié)底，它們是無(wú)數(shù)次化學(xué)實(shí)驗(yàn)的成果。 點(diǎn)擊下載： 本篇文章來(lái)源于: 中國(guó)科技網(wǎng) www. |
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