Полимеры могут стать ключом к одномолекулярным электронным устройствам

Одним из главных показателей электронных устройств, которые мы имеем сегодня, является их собственный размер и размеры составляющих компонентов.

Например, точное манипулирование невероятно малыми токами с помощью наноэлектроники может позволить не только преодолеть имеющиеся ограничения обычной электроники, но и предоставить приборам новые функциональные возможности.

Но как далеко можно зайти в области миниатюризации? Исследовательская группа во главе с Томоаки Нишино, доцентом Школы наук Токийского технологического института (Tokyo Tech), работает над устройствами с одной молекулой.

Создание электронных компонентов из одной молекулы — задача не из лёгких. Функциональные одномолекулярные устройства сложно изготовить. Кроме того, образованные узлы (точки «электрического контакта») имеют короткий срок службы, что затрудняет их применение. Основываясь на предыдущих работах, исследовательская группа пришла к выводу, что длинная цепь мономеров (одиночных молекул), образующих полимеры, даст лучшие результаты, чем молекулы меньшего размера.

Используя технику сканирующей туннельной микроскопии (STM), команда создала соединения, состоящие из наконечника STM и либо полимера, называемого поливинилпиридином, либо его аналога мономера, называемого 4,4′-триметилендипиридином, который можно рассматривать как один из компонентов полимера. Измеряя проводящие свойства этих соединений, исследователи стремились доказать, что полимеры могут быть полезны для изготовления устройств с одной молекулой.

Разработанный исследователями алгоритм позволил им автоматически обнаруживать и подсчитывать небольшие плато в текущем сигнале, измеренном с течением времени от наконечника STM и поверхности цели; наличие плато указывало, что между наконечником и одной молекулой на поверхности было создано устойчивое проводящее соединение.

Используя этот подход, исследовательская группа проанализировала результаты, полученные для соединений, созданных с полимером и c его аналогом-мономером. Они обнаружили, что полимер обладает гораздо лучшими свойствами в качестве электронного компонента, чем мономер.

Кроме того, было обнаружено, что время жизни этих контактов было выше, а ток, протекающий через полимерные соединения, был более стабильным и предсказуемым (с меньшим отклонением), чем в соединениях с мономером.

Результаты, представленные исследовательской группой, раскрывают потенциал полимеров в качестве строительных блоков для миниатюризации электроники в будущем.