Pirmą kartą tirtos energetinės vienos molekulės tranzistoriaus savybės

Mokslininkams pavyko sukurti įprastinio veikimo tranzistorių tik iš vienos organinės molekulės. Šis mokslininkų pasiekimas dar vienu žingsniu priartina mus prie naujos kartos elektronikos, projektuojamos molekuliniame lygyje.

Molekulinio tranzistoriaus tyrimams reikalingos ypatingos laboratorinės sąlygos

Tyrimus atliko JAV ir Pietų Korėjos universitetų jungtinė mokslininkų grupė, kuriai vadovavo Mark Reed (JAV) ir Takhee Lee (P. Korėja). Molekulinis tranzistorius sukurtas iš vienos benzeno molekulės, patalpintos tarp dviejų auksinių kontaktų, su kuriais sujungta specialiomis funkcinėmis grupėmis, turinčiomis sieros atomų. Ši konstrukcija patalpinta į aliuminio korpusą, tarnaujantį kaip tranzistoriaus valdymo elektrodas.

Mokslininkai nustatė, jog prie auksinių kontaktų pridėjus įtampos potencialą, prietaisai imdavo registruoti per molekulę tekančią elektros srovę. O tuo pačiu per aliuminio elektrodą keičiant molekulę veikiantį elektrinį lauką pavykdavo reguliuoti srovės stiprumą.

Toks benzeno molekulės elgesys yra identiškas įprastinio lauko tranzistoriaus galimybėms. Na, o įprastiniai tranzistoriai yra visos šiandieninės elektronikos pagrindas – tad jeigu juos eitų pakeisti į molekulinius junginius, elektronikai atsivertu visiškai nauji horizontai.

Tiesa, molekulinius tranzistorius mokslininkai yra sukūrę jau senokai – pavyzdžiui, mes pernai metais rašėme apie optinį molekulinį tranzistorių, tačiau dar niekada mokslininkams nėra pavykę tyrinėti tokių junginių energetinių savybių. Juk molekulinės elektronikos atveju nepaimsi paprasto multimetro su įtampos generatoriumi ir nepamatuosi pridėtos įtampos ar tekančios srovės.

Šį kartą mokslininkams pavyko žengti žingsnį į priekį – ne tik sukurti molekuliniame pavidale tranzistorinį junginį, bet ir ištirti molekulės energetines priklausomybes nuo išorinio elektrinio lauko stiprumo, kuris tiesiogiai įtakoja grandine tekančios srovės dydį.

Mokslininkai jau beveik 10 metų kuria technologiją, leidžiančią tyrinėti susintezuotų molekulinių elektronikos komponentų savybes. Toks didelis laiko tarpas nėra kažkuo labai keistas – juk tam reikia suskurti stabilią ir patogią sistemą su auksiniais kontaktais, kurie vienas nuo kito nutolę tik per kelis nanometrus bei ištobulinti šiuolaikinius spektroskopijos analizės metodus, leidžiančius stebėti vienos molekulės energetinius pokyčius keičiant išorinį elektrinį lauką. „Grubiai tariant, mes išmokome valdyti didelio kalno aukštį naudodami vieną vienintelę molekulę“, – tyrimo sudėtingumus aiškina Mark Reed.

„Mūsų tyrimas dar toli gražu neleidžia kurti molekulinės elektronikos komponentų, tame tarpe ir naujos kartos procesorių – nuo šios galimybės mus dar skiria dešimtmetis intensyvių tyrimų ir technologijų progreso, tačiau mums pagaliau pavyko įveikti 10 metų mokslininkus kamavusią problemą ir praktiškai įrodyti, jog viena molekulė tikrai gali veikti kaip tranzistorius“, – apibendrina mokslininkas.

Parengta pagal: World's First Molecular Transistor Created.