Máy điện trên quy mô phân tử: Các nhà nghiên cứu tạo ra phân tử có thể mở đường cho các bóng bán dẫn mini

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Lund ở Thụy Điển đã thành công trong việc phát triển một phân tử hydrocacbon đơn giản có chức năng cổng logic, tương tự như trong bóng bán dẫn, trong một phân tử đơn lẻ. Khám phá có thể tạo ra các thành phần điện ở quy mô phân tử trong tương lai. Kết quả được công bố trên tạp chí Nature Communications .

Chế tạo các thành phần rất nhỏ là một thách thức quan trọng trong cả nghiên cứu và phát triển. Một ví dụ là bóng bán dẫn – chúng càng nhỏ, máy tính của chúng ta càng trở nên nhanh hơn và tiết kiệm năng lượng hơn. Nhưng có giới hạn nào cho việc các cổng logic nhỏ có thể trở thành không? Và có thể tạo ra máy điện ở quy mô phân tử không? Có, có lẽ, đó là câu trả lời từ một nhóm nghiên cứu hóa học tại Đại học Lund.

“Chúng tôi đã phát triển một phân tử hydrocacbon đơn giản có thể thay đổi dạng của nó, đồng thời chuyển từ cách điện sang dẫn điện, khi tiếp xúc với điện thế. Theo Daniel Strand, nhà nghiên cứu hóa học tại Đại học Lund, công thức thành công là thiết kế một vòng chống thơm trong phân tử để nó trở nên bền hơn và có thể nhận và chuyển tiếp các electron ”.

Nhiều phân tử hữu cơ bao gồm các vòng benzen thơm, tức là các vòng phẳng được tạo thành từ sáu nguyên tử cacbon. Một ví dụ đơn giản là graphene . Tuy nhiên, các phân tử như vậy không thay đổi tính chất hoặc hình dạng nếu chịu tác dụng của điện thế. Do đó, nhóm nghiên cứu đã chọn xem xét các hydrocacbon được tạo thành từ các vòng với 8 nguyên tử cacbon. Đây là những chất chống thơm và được uốn cong thành hình bồn. Nếu hai điện tử được đưa vào một phân tử như vậy, nó sẽ phẳng và chuyển từ cách điện sang dẫn điện – một chức năng tương tự như chức năng của bóng bán dẫn chuyển từ 0 sang 1.

“Một khía cạnh độc đáo của các phân tử là chúng rất đơn giản. Daniel Strand cho biết chúng chỉ bao gồm các nguyên tử cacbon và hydro, giúp chúng được sản xuất tổng hợp dễ dàng hơn.

Khám phá này có nghĩa là các nhà nghiên cứu hiện có thể suy nghĩ về cách phát triển cả công tắc điện và hệ thống cơ học mới ở cấp độ phân tử đơn bằng cách sử dụng các hydrocacbon chống thơm.

“Các phân tử thay đổi hình thức để phản ứng với tiềm năng điện dẫn đến những khả năng thú vị. Người ta có thể hình dung các kiến trúc máy tính tiết kiệm năng lượng và trong tương lai có lẽ là các máy điện ở quy mô phân tử, ”Daniel Strand kết luận.

Tham khảo: “Các hydrocacbon có thể chuyển đổi cơ học dựa trên [8] vòng tròn” của Magdalena Tasić, Jakov Ivković, Göran Carlström, Michaela Melcher, Paolo Bollella, Jesper Bendix, Lo Gorton, Petter Persson, Jens Uhlig và Daniel Strand, ngày 14 tháng 2 năm 2022, Truyền thông bản chất .
DOI: 10.1038 / s41467-022-28384-8

Nghiên cứu là sự hợp tác liên ngành giữa các nhóm nghiên cứu về hóa học hữu cơ, phân tích và lý thuyết cũng như vật lý hóa học tại Đại học Lund và Đại học Copenhagen.

Theo Scitechdaily