Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1
Рисунок 2 - СТМ изображения кластеров на
подложке Cu(111). a, СТМ изображение
кластеров СuN на поверхности
Cu(111) (0,1нА; 0,1В). b, То же самое
изображение, но в присутствие молекулы C60
на конце иглы СТМ (0,1 нА; -1,7 В).
Рисунок 3 - b-e, При каждом измерении
контролировалось положение кластеров.
Оказалось, что в некоторых случаях
происходит некоторое смещение кластеров
при приближении к ним молекулы С60. Как
утверждают авторы, в своей работе они
старались использовать результаты без
значительного смещения.
Рисунок 4 - Результаты исследований. По
оси абсцисс отложено расстояние от дна
молекулы С60 до медной подложки (см.
вставку на рис.2а), а по оси ординат -
проводимость G, нормированная на величину
G0, где
G0=2e2/h - квант
проводимости
Рисунок 5 - Зависимость проводимости от
числа атомов в кластере. Проводимость
нормируется дважды. Сначала на величину
Gc(N=16) - проводимость, измеренную на
чистой подложке из 16-ти кластеров, затем
нормируется на число атомов в кластере N.
Результат - проводимость быстро растет с
увеличением числа атомов в кластере вплоть
до
пяти, затем наступает насыщение, и на
нормированном графике очевиден спад.
Рисунок 6 - Серым цветом показаны
изоповерхности электронной плотности в
центре зоны Бриллюэна для случаев с
разным числом атомов в кластере при
расстоянии между электродами (вторым слоев
атомов кристаллической решетки контактов)
L1 = 17,2 Ангстрем. На рисунке видны не
все атомы меди в кластерах.
Рисунок 7 - Расположение атомов подложки
(оранжевый цвет), кластеров (красный цвет)
и атомов фуллерена (серый цвет). Слева -
при расстоянии 17,2 Ангстрем
между плоскостями контактов, справа - 18
Ангстрем.

Исследуя молекулярные контакты

Ключевые слова:  молекулярная, фуллерен, электроника

Опубликовал(а):  Клюев Павел Геннадиевич

03 августа 2011

В молекулярной электронике (нанобиоэлектронике) в качестве элементной базы используются молекулы (ДНК, РНК, белки, полимеры...). На их основе могут быть созданы нанодиоды, нанотранзисторы, логические элементы и другие компоненты молекулярной электроники. Кроме проблемы выбора молекул для элементной базы перед учеными стоит задача создания контактов между элементами, а также создания контакта металл-молекула, что непросто ввиду малости размеров молекул, а также специфики молекулярного строения. Одна из трудностей состоит в том, что минимальная толщина контакта, которую можно достичь с помощью современной литографии (22 нм), не соизмерима с размерами молекулы (1 нм), а значит, затрудняет контроль над протеканием тока в молекуле, так как рельеф контакта неровный и предсказать, как будет вести себя молекула в том или ином случае, сложно (рис.1 слева).

Коллектив ученых из Франции, Испании и Германии с помощью сканирующей туннельной микроскопии исследовал эффективность переноса носителей заряда молекулой фуллерена С60 на медном контакте - сформированном методами СТМ кластере (рис.1 справа). Было исследовано влияние геометрии этого контакта на величину проводимости фуллерена, который можно использовать, например, в качестве "посредника" при соединении других молекул с металлическим контактом в устройствах молекулярной электроники. Результаты своих исследований они представили в журнале Nature Nanotechnology.

Для определения влияния геометрии контакта на электропроводность молекулы с помощью СТМ на медной подложке с ориентацией плоскостей кристаллической решетки (111) из атомов меди были сформированы кластеры разных размеров (и соответственно разной формы, см.рис.7). На рис.2а представлено СТМ изображение медных кластеров CuN, состоящих из N атомов, где N=1,...,4. Затем на острие зонда прикрепили молекулу фуллерена С60. На рис.2b показаны СТМ изображения, полученные в результате протекания туннельного тока через кластеры и острие зонда с молекулой С60. Изображения с тройной симметрией свидетельствуют о том, что при протекании тока молекула С60 повернута к поверхности подложки одной из своих шестиугольных граней. Результаты исследования представлены на графике на рис.4. Оказалось, что лучше всего фуллерен проводит ток, если в кластере пять атомов меди (см.рис.4,5). При этом проводимость в отсутствие кластеров принимала беспорядочные значения от G0 до 1,6G0, что объясняется беспорядочным характером рельефа медной подложки (рис.1а).

Для наглядности ученые смоделировали электронную структуру исследуемого контакта рис.6. Были рассмотрены два случая, когда расстояние между контактами (на самом деле, атомами во втором ряду) равнялось 17,2 Å и 18,0 Å. В данном случае при расчете под контактом понимался массив атомов меди 4х4, т.е. 16 атомов меди, расположенных в узлах кристаллической решетки. На рис.7 показаны возможные варианты взаимного расположения атомов подложки, кластера и молекулы фуллерена. Интересно, что при сближении контактов на 80 нм происходит перегруппировка кластера из трех атомов меди (см.рис.3f,g), это объясняется тем, что с уменьшением расстояния усиливается влияние атомов контактов на атомы подложки и линейно расположенные атомы кластера перестраиваются в более компактную структуру (на рис.3f,g - тройная)
Ученые считают, что молекула С60 отлично подходит для соединения металлических электродов с большими органическими молекулами в устройствах молекулярной электроники.




Комментарии
Интересно, но не совсем нам ещё понятно.
Надо ещё учиться и учиться, чтобы разобраться в сути.
А что при плохом контакте? Молния?
Клюев Павел Геннадиевич, 08 августа 2011 21:34 
Молния? При плохом контакте между двумя проводниками происходит их нагрев и/или контакт искрит, это может привести к пожару. В молекулярной электронике, как мы увидели на этом примере, вобщем то происходят похожие вещи. Используя одну и ту же молекулу в качестве "якоря" (фуллерен в данном примере), при этом не контролируя рельеф металлического контакта и качество соединения, невозможно предсказать величину тока, который будет протекать по молекуле (меняется проводимость). ДУмаю, что это важно т.к. мы говорим об электронике на таком низком, молекулярном уровне, где можно сказать, важно движение каждого электрона. Откуда возьмется сскорость, прецизионность, и пр., если мы не знаем как молекула крепится к контакту, каково ее окружение, а значит, как она себя будет вести.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Золотые фракталы
Золотые фракталы

Наносистемы: физика, химия, математика (2019, том 10, № 5)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume10/10-5
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Заочный тур по комплексу предметов наноолимпиады открыт
Опубликованы задания заочного тура для школьников 7 - 11 классов по комплексу предметов "химия, физика, математика, биология" XIV Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям "Нанотехнологии - прорыв в будущее!".

Успехи химии - самый цитируемый российский научный журнал
Успехи химии - самый цитируемый российский научный журнал по данным Journal Citation Reports за 2018 г., импакт - фактор 4.612, пятилетний 4.263, квартиль Q1.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Как правильно заряжать аккумулятор?
Д. М. Иткис
Химик Даниил Иткис о том, как правильно заряжать аккумуляторы гаджетов и почему телефон выключается на холоде

Постлитийионные аккумуляторы
В. А. Кривченко
Физик Виктор Кривченко о перспективных видах аккумуляторов, фундаментальных проблемах в производстве литий-серных источников тока и преимуществах постлитийионных аккумуляторов

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.