美成功控制單分子厚度電路中的電流

【摘要】科學(xué)家們在開發(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)一個只有單分子厚度的電路中的電流?，F(xiàn)在，美國羅切斯特大學(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)，朝著研制納米級電路又邁進(jìn)了一步。

    科學(xué)家們在開發(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)一個只有單分子厚度的電路中的電流?，F(xiàn)在，美國羅切斯特大學(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)，朝著研制納米級電路又邁進(jìn)了一步。

    “直到現(xiàn)在，科學(xué)家們一直無法可靠地直接引導(dǎo)電流從一個分子流向另一個分子?！敝x斯特帕羅夫說，“但這正是只有一個或兩個分子厚的電子電路工作時需要做的?！?/P>

    在這項實(shí)驗(yàn)中，謝斯特帕羅夫利用一個簡單的微觀電路為一個有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）供電，電路的正負(fù)極之間通過一張只有一個分子厚的有機(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，解決這一問題的關(guān)鍵是增加一個分子惰性層。

    據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)4月22日（北京時間）報道，這個惰性層或非反應(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)分子層之間移動的速度。

    在分子電子器件中，一些官能團(tuán)會加快電荷轉(zhuǎn)移，另一些則可使電荷轉(zhuǎn)移速度慢下來。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，由此便可通過改變官能團(tuán)來達(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，還需開展大量工作。下一個挑戰(zhàn)將是耐用性?！拔覀冮_發(fā)的這個系統(tǒng)在高溫下會迅速退化。”謝斯特帕羅夫說，“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)時間才能實(shí)現(xiàn)?！?/P>