Nouveaux fils moléculaires pour appareils électroniques à molécule unique

Anonim

Les scientifiques du Tokyo Institute of Technology ont conçu un nouveau type de fil moléculaire dopé au ruthénium organométallique pour obtenir une conductance sans précédent par rapport aux fils moléculaires antérieurs. L'origine de la conductance élevée dans ces fils est fondamentalement différente de celle des dispositifs moléculaires similaires et suggère une stratégie potentielle pour développer des fils moléculaires "dopés" hautement conducteurs.

Depuis leur conception, les chercheurs ont tenté de réduire les appareils électroniques à des tailles sans précédent, au point de les fabriquer à partir de quelques molécules. Les fils moléculaires font partie des éléments constitutifs de ces engins minuscules, et de nombreux chercheurs ont mis au point des stratégies pour synthétiser des fils très conducteurs et stables à partir de molécules soigneusement conçues.

Une équipe de chercheurs du Tokyo Institute of Technology, y compris Yuya Tanaka, a conçu un nouveau fil moléculaire sous la forme d'une jonction MMM (électrode métallique-molécule-électrode métallique) comprenant un polyyne, une molécule de type chaîne organique, "dopée" avec une unité à base de ruthénium Ru (dppe) 2. La conception proposée, présentée dans la couverture du Journal of American Chemical Society, repose sur l’ingénierie des niveaux d’énergie des orbitales conductrices des atomes du fil, en tenant compte des caractéristiques des électrodes en or.

En utilisant la microscopie à effet tunnel, l'équipe a confirmé que la conductance de ces fils moléculaires était égale ou supérieure à celle des fils moléculaires organiques précédemment rapportés, y compris des fils similaires "dopés" avec des unités de fer. Motivés par ces résultats, les chercheurs ont ensuite étudié l'origine de la conductance supérieure du fil proposé. Ils ont trouvé que les propriétés conductrices observées étaient fondamentalement différentes des jonctions MMM similaires précédemment rapportées et étaient dérivées de la division orbitale. En d'autres termes, la division orbitale induit des changements dans les orbitales d'électrons d'origine des atomes pour définir une nouvelle orbitale "hybride" facilitant le transfert d'électrons entre les électrodes métalliques et les molécules de fil. Selon Tanaka, "un tel comportement de fractionnement de l'orbite a rarement été signalé pour toute autre jonction MMM."

Un intervalle étroit entre les orbitales moléculaires occupées les plus élevées (HOMO) et les plus basses (LUMO) étant un facteur crucial pour améliorer la conductance des fils moléculaires, le protocole de synthèse proposé adopte une nouvelle technique pour exploiter ces connaissances, ajoute Tanaka. une nouvelle stratégie pour réaliser des fils moléculaires avec un écart HOMO? LUMO extrêmement étroit via la formation de jonction MMM. "

Cette explication des propriétés conductrices fondamentalement différentes des fils proposés facilite le développement stratégique de nouveaux composants moléculaires, qui pourraient constituer les éléments constitutifs de futurs dispositifs électroniques minuscules.

menu
menu