Фізики створили рекордно «поганий» молекулярний провідник

Фізики з Університетів Колумбії і Копенгагена виявили, що молекулярні провідники на базі полідіметилсілоксану володіють найгіршою провідністю з відомих подібних матеріалів. Вони проводять електрони майже вдвічі гірше, ніж алкани. Поряд з провідниками з високою провідністю, такі матеріали можуть знайти застосування в розробці молекулярної електроніки. Дослідження опубліковано в журналі, коротко про нього повідомляє.

Фізики, що займаються молекулярною електронікою, шукають спосіб замінити традиційні напівпровідникові матеріали і компоненти на окремі молекули. Вважається, що це стане наступним кроком у мініатюризації пристроїв. Особлива увага приділяється одномірним провідникам (таким, як вуглецеві нанотрубки) і молекулярним перемикачам, здатним працювати як логічні елементи в майбутніх електронних схемах. Наприклад, транзистори на базі електронних трубок працюють значно швидше традиційних кремнієвих - це нещодавно було показано експериментально.

Менша увага приділяється іншим важливим компонентам електроніки - ізоляторам. Вони необхідні для ізоляції молекулярних перемикачів від електродів, а також щоб запобігти взаємодії між різними компонентами.

Автори нової робіт провели серію вимірювань електричного опору біля молекул, в основі яких лежать ланцюжки з окису кремнію - олігодиметилсилоксанів. В якості електродів, між якими «затискали» досліджувану молекулу були гостра голка і золота підкладка в скануючому тунельному мікроскопі.

Дослідники послідовно проводили експерименти з молекулами різної довжини, що містять ланцюжок з двох, трьох і чотирьох атомів кремнію, розділених атомами кисню. Провідність визначалася по тому, як швидко зростав опір молекули до протікання електричного струму. За результатами тисяч вимірювань вчені показали, що опір у силоксанах зростає з довжиною набагато швидше, ніж в алканах (насичених вуглеводнях, що вважаються «стандартом» молекулярних ізоляторів) і силанах (кремнієвих аналогах насичених вуглеводнів).

За словами авторів, це «найгірший» молекулярний провідник із відомих. Такі видатні властивості, ймовірно, пов'язані з електронною структурою скелета молекули, а не з особливостями її геометрії. Вчені зазначають, що каркас силоксанів добре сприяє локалізації електронів. Можливо, в майбутньому силоксани замінять собою вже використовувані в перших прототипах молекулярних перемикачів алкани.

Раніше ми повідомляли про успіхи в розвитку молекулярної електроніки. Так, команді з Китаю, США та Ізраїлю вдалося створити рекордно стійкий молекулярний перемикач, який пропрацював протягом року, включаючи і вимикаючи провідність між двома листами графена. А дві інші групи вчених розробили молекулярні дроти товщиною в 1-3 атоми.