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

 

Морские звезды и обнаженный лес
Морские звезды и обнаженный лес

На XXI Менделеевском съезде награждены выдающиеся ученые-химики
11 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии объявлены победители премии выдающимся российским ученым в области химии. Премия учреждена Российским химическим обществом им. Д.И.Менделеева совместно с компанией Elsevier с целью продвижения и популяризации науки, поощрения выдающихся ученых в области химии и наук о материалах.

Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых
Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых. Об этом премьер-министр РФ Дмитрий Медведев сообщил, открывая встречу с нобелевскими лауреатами, руководителями химических обществ, представителями международных и российских научных организаций.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Синтез “перламутровых” нанокомпозитов с помощью бактерий. Оптомагнитный нейрон.Устойчивость азотных нанотрубок. Электронные характеристики допированных фуллереновых димеров.

Люди, создающие новые материалы: от поколения X до поколения Z
Е.В.Сидорова
Самые диковинные экспонаты научной выставки, организованной в Москве в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов в феврале 2019 г., можно было рассмотреть только "вооруженным глазом»: Таблица Д.И.Менделеева размером 5.0 × 8.7 мкм и нанопортрет первооткрывателя периодического закона великолепно демонстрировали возможности динамической АСМ-литографии на сканирующем зондовом микроскопе. Миниатюрные произведения представили юные участники творческих конкурсов XII Всероссийкой олимпиады по нанотехнологиям, когда-то задуманной академиком Ю.Д.Третьяковым — основателем факультета наук о материалах (ФНМ) Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. О том, как подобное взаимодействие со школьниками и студентами помогает сохранить своеобразие факультета и почему невозможно воплощать идею междисциплинарного естественнонаучного образования, относясь к обучению как к конвейеру, редактору журнала «Природа» рассказал заместитель декана ФНМ член-корреспондент РАН Е.А.Гудилин.

Как наночастицы применяются в медицине?
А. Звягин
В чем преимущества наночастиц? Как они помогают ученым в борьбе с раком? Биоинженер Андрей Звягин о наночастицах в химиотерапии, имиджинговых системах и борьбе с раком кожи.

Медицинская керамика: какими будут имплантаты будущего?
В.С. Комлев, Д. Распутина
Почему керамические изделия применяются в хирургии? Какие технологии используются для создания имплантатов? Материаловед Владимир Комлев о том, почему керамика используется в медицине, как на ее основе создаются имплантаты и какие перспективы у биоинженерии

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!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
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.