ترانزیستور مولکولار جدید با قابلیت کنترل الکترونآهای واحد
پژوهشگران آلمان، ژاپن و امریکا با همکاری یکدیگر موفق به ساخت یک ترانزیستور کوچک و قابل اطمینان از یک مولکول واخد و دوجین از اتمآهای اضافی شدهآاند. طبق گزارشآها این ترانزیستور به حدی دقیق عمل کرده که میآتواند جریان الکترونآهای واحد را کنترل کرده، و به این ترتیب راه را برای تولید نسل آیندهآی نانومواد و قطعات الکترونیکی مینیاتوری هموار نماید.
برای اینکه قطعات الکترونیکی ما قدرتمندتر شوند، نیاز است که ترانزیستورها و سوئیچآهای کوچکی که آنها را میآسازند، کوچکآتر و کوچکآتر شوند. با این حال در حال حاضر در کوچکآسازی ترانزیستورهای مبتنی بر سیلیکون مورد استفاده، محدودیتآهایی وجود دارد. یک اتم سیلیکون حدود نیم نانومتر اندازه دارد، به این معنا که در نسل فعلی الکترونیک، پایانهآهای سوئیج تنها به اندازهآی حدود سی اتم از هم جدا میآشوند. به محض کاسته شدن از این عدد، ترانزیستورها غیرقابل استفاده میآشوند.
ترانزیستورهای مولکولار کوچک، بسیار کوچکآتر از ترانزیستورهای موجود در کامپیوترهای ما هستند، اما مشکلی که اکنون پژوهشگران با آن مواجه میآباشند نحوهآی کنترل آنها به شیوهآای قابل اطمینان است. یافتن این شیوه آسان نیست، زیرا ترانزیستورهای مولکولار اغلب به اندازهآای کوچک بوده که وضعیت on/off بستگی به موقعیت یک الکترون دارد.
اکنون گروه بینآالمللی از مجموعهآهای PDI، FUB، NTT-BRL و NRL موفق به ساحت یک ترانزیستور مولکولار شده که طبق گزارشآها به دقت قابل کنترل بوده و به این ترتیب قدم رو به جلویی در پیشبرد الکترونیک مینیاتوری برداشته شده است.
ترانزیستورهای امروزی با استفاده از رویکرد بالا به پایین (top-down) ساخته میآشوند که در آن سیلیکون حجیم به تدریج مانند الگوی مورد نظر چاپ میآشود. با این حال، یک ترانزیستور مولکولار باید از پایین به بالا به شیوهآی اسمبل یک به یک اتمآها در یک آزمایشگاه شیمی، ساخته شود. اگرچه این شیوه به شدت غیرمعمول و آزمایشگاهی به نظر میآرسد، اما فرایندی بسیار دقیق و قابل تکثیر میآباشد که دارای پتانسیل ساخت ترانزیستورهای آینده به شیوهآای بسیار قابل اطمینان و اندازهآای کوچک، است. این گروه، ترانزیستور خود را با استفاده از یک میکروسکوپ تونلینگ پویشی بسیار پایدار (STM) ایجاد نمود. این دستگاه با استفاده از یک کریستال از ایندیم آرسنید و قرار دادن 12 اتم ایندیم در یک شکل شش گوشهآای در بالای آن، به همراه یک مولکول فتالوسیانین در میانه، ایجاد شده است.
همانطور که پژوهشگران شرح دادهآاند، مولکول میانی تنها یک پیوند ضعیف به سطح کریستال زیرین خود دارد و این بدان معناست هنگامی که نوک میکروسکوپ به مولکول بسیار نزدیک و ولتاژ نیز اعمال شود، الکترونآهای واحد میآتوانند میان سطح کریستال و نوک میکروسکوپ تونل بزنند. اتمآهای بار مثبت دور مولکول، به عنوان گیت ترانزیستور عمل کرده و جریان الکترون را رگوله نموده و منجر به ایجاد یک ترانزیستور مولکولار در حال کار و قابل اطمینان میآشوند.
یکی از واقعیتآهای غیرممعمول در مورد این طراحی آن است که جهتآهای مولکول در سمتآهای مخالف وابسته به وضعیت شارژ است و به نوبهآی خود این ویژگی موجب میآشود وضعیت مولکول دارای یک اثر قوی بر روی جریان الکترونآ در مولکول باشد. پژوهشگران اکنون در تلاش برای درک بهتر این پدیده و اتصال میان جهتآگیری مولکولی و رسانایی میآباشند. این دانش در صورت گسترش میآتواند به ما در ساخت نانوساختارهای مولکولی با دقت کنترل بالا کمک کرده و منجر به انواع مختلفی از نیمهآهادیآها و نانومواد عملکرد بالا شود.
نتایج این پروژه ماه جاری در ژورنالNature Physics منتشر شده است.
منبع: www.topinearth.com به نقل از gizmag
