Американские ученые создали диод из одной молекулы

Уменьшение размеров электроники приведет к снижению стоимости и улучшению производительности электронных устройств. Но не ради самой технологии, а скорее из научного интереса исследователи из разных стран скооперировались, придумали и создали самую миниатюрную копию одного из ключевых компонентов электрических цепей.

Диоды встречаются в бесчисленном множестве устройств. Эти компоненты схем самых разных форм и размеров являются ключевыми ингредиентами полупроводниковой индустрии.

Однако ученые пытаются воспроизвести их и в нанометровом масштабе. «Транзисторы, к примеру, уже достигли размера в несколько десятков нанометров, что в среднем всего лишь в 20 раз больше молекулы вещества. Вот почему люди так увлечены идеей создания молекулярной электроники», — рассказывает в пресс-релизе университета Аризоны ведущий исследователь Нунцзянь Тао. Кстати, известен случай, когда транзистором была признана и одна молекула, сообщает «Мембрана».

Идея преодоления ограничения размеров кремниевых транзисторов с помощью молекул витала в воздухе давно. О том, что молекулы веществ могут стать диодами, химики-теоретики впервые заговорили еще в 1974 году. Более 30 лет исследователи пытались реализовать теорию на практике.

В большинстве случаев использовались несколько молекул, например молекулярные тонкие пленки, и лишь несколько научных групп обращались к единичным молекулам.

Одно из препятствий на этом пути – сложности с подключением отдельной молекулы к двум электродам, поставляющим ток, другое – получение нужной ориентации молекулы в устройстве (напомним, что диоды отличаются тем, что позволяют току течь по электрической цепи только в одной направлении).

«Мы смогли создать одномолекулярное устройство со строго определенной ориентацией», — говорит Тао. В своем исследовании ученые использовали ассиметричную молекулу: один ее «хвост» образовывал ковалентную связь с положительно заряженным катодом, а второй – с отрицательно заряженным анодом.

Физики сравнили перенос электронов у симметричной и асимметричной молекул. В первом случае ток протекал в обе стороны, то есть молекула работала как обычный резистор. Создать второй вариант было сложнее, но он представлял для ученых куда большую ценность.