Лента TH Новости Глобальные вызовы


Ученые нарушают правила

∴ 174

Международная исследовательская группа нарушила важное ограничение, которое почти 20 лет предотвращало практическое использование молекулярных диодов.

608

Электрические схемы являются основными строительными блоками современной электроники с компонентами, которые управляют потоком тока. Одним из таких компонентов является диод, который позволяет пропускать ток в одном направлении, блокируя обратную отдачу.

Схемы, которые повсеместно распространены в электронных устройствах, основаны на кремнии. Но ученые уже давно пытаются дублировать возможности схем на основе кремния на молекулярном уровне. Молекулярная электроника использует отдельные молекулы или наноразмерные сборки отдельных молекул в качестве электронных компонентов. Это позволило бы беспрецедентную миниатюризацию компьютеров и другой электроники.

Диоды характеризуются коэффициентом их выпрямления, который представляет собой скорость между током для положительного и отрицательного электрического смещения. Коэффициенты выпрямления коммерческих диодов на основе кремния имеют коэффициенты выпрямления между 105 и 108.

Чем выше скорость выпрямления, тем точнее контроль тока. Таким образом, в течение почти 20-ти лет исследователи безуспешно пытались разработать молекулярные диоды, которые соответствуют или превосходят этот коэффициент ректификации. Основополагающее теоретическое ограничение одной молекулы имело ограниченные молекулярные диоды для коэффициентов выпрямления, не превышающих 103, что было основным препятствием.

Теперь, как сообщается в научном журнале Nature Nanotechnology, команда ученых во главе с Кристианом А. Найджуисом из Национального университета Сингапура, продемонстрировала способ достичь коэффициента выпрямление, который считался теоретически невозможным.

Исследователи смогли сформировать макромасштабные туннельные соединения на основе одного слоя молекулярных диодов. Число молекул, проводящих ток в этих переходах, изменяется с полярностью смещения, тем самым умножая коэффициент внутренней ректификации отдельной молекулы на три порядка. Их метод преодолел ограничение 103, в результате чего был достигнут рекордный коэффициент выпрямления 6,3 × 105.

Это превзошло предел, наложенный теорией. Наконец, у вас теперь есть молекулярный диод, который реагирует наравне с кремниевыми диодами. Он перемещает то, что было только наукой в пространство коммерции.дель Барко, физик, который интерпретировал данные и выполнил теоретическое моделирование, объяснив, как это работает

Прорыв вряд ли заменит кремниевые диоды, но в конечном итоге может привести к использованию молекулярных диодов для приложений, которые кремниевые диоды не могут обрабатывать. И молекулярные диоды, которые могут быть изготовлены в лаборатории, будут на порядок дешевле и легче масштабироваться, чем стандартные диоды.

Филипп Дончев