Фуллерены могут проложить путь для молекулярной электроники

Органические самоорганизованных монослоев (ЗРК) были вокруг в течение более сорока лет. Наиболее широко используемая форма на основе тиолов, привязанный к металлической поверхности. Однако, несмотря на тиол Самс очень универсальны, они также являются химически неустойчивыми. Воздействие этих монослоев в воздухе приведет к окислению и расщеплению в течение одного дня. Университет Гронингена ученые создали Самс, используя функционализированные фуллерены с «хвосты» этиленгликоля. Эти молекулы создают самособирающихся монослоев, которые имеют все свойства тиоловых Самс, но остаются химически неизменными в течение нескольких недель при контакте с воздухом. Эта прочность делает их гораздо легче использовать в исследованиях и в устройствах. Были опубликованы в Nature материалов на 30 января статью об этих новых ЗРК.

Самособирающихся монослоев являются динамическими структурами, объясняет университет Гронингена доцент Органическая-химия материалов и устройств Райан Chiechi: ‘эти монослои самостоятельного ремонта и молекулы будет постоянно находить наиболее эффективной упаковки. Кроме того, все процессы обратимы, и можно менять их состав.’ Это отличает ЗРК от других монослоев, которые используются для functionalize поверхностей. Эти часто очень стабильный, но они не самоорганизуются и не хватает динамики Самс.’

Квантового туннелирования

САМС на основе связывания тиолов (серосодержащих групп) для металла широко изучается и применяется. МСУ диапазон от контроля смачивание и прилипание к поверхностям, создавая химическую стойкость в литографии, чтобы датчик производства или наноматериалов. Монослоями также может быть использован для создания молекулярной электроники. Chiechi: ‘электрический ток будет проходить через такие монослоя путем квантового туннелирования. И небольшие изменения в молекулярном слое могут изменять свойства туннелирования. С помощью таких химических пошив, можно создать новые типы электроники.’

Однако, наиболее широко используются тиоловые на основе ЗРК чувствительны к окислению при контакте с воздухом. Без защиты, они не будут длиться один день. ‘Это означает, что необходимо все виды оборудования для того чтобы держать воздух при работе с этими ЗРК для молекулярной электроники, — объясняет Chiechi. Это также затрудняет использование их в биологическом контексте’.

Функционализированные фуллерены

Это где новый бакибола на основе Самс зайти. Совместными усилиями ученые из Института химии им. стратинга и Института Цернике для современных материалов при Университете Гронингена были обнаружены и охарактеризованы свойства гликоль-эфира функционализированных фуллеренов. Фуллерены удерживаться на металлических поверхностях даже сильнее, чем тиолы. Гликоль-эфира хвосты являются полярными и в органических растворителях, это вызывает формирование бислоя. — Ты просто поместить металл в раствор эти функционализированные фуллерены и двуслойные образуют путем самосборки, — говорит Chiechi. Кроме того, ЗРК, приготовленные таким способом, очень устойчивы к окислению: при левом контакте с воздухом, они останутся нетронутыми в течение не менее 30 дней.

‘Наши результаты убедительно свидетельствуют, что хвосты молекул переплетаются. Это приводит к стабильному и очень динамичную структуру, где молекулы могут свободно перемещаться, что характерно для Сэма, — говорит Chiechi. Внешний слой может быть заменен путем добавления других функционализированных групп. Chiechi и его коллеги добавили в спиропираны (молекулы, которые меняют форму под воздействием ультрафиолетового излучения), подключенных к гликоль-эфира хвост. Поместив электрод на внешний слой, туннелирование через Сэм был измерен. Ученые показали, что изменение формы Юща спиропирановых со светом также изменил проводимости на несколько порядков.

Молекулярная электроника

Есть другие альтернативы для тиола на основе Самс, но все они имеют свои ограничения. ‘Мы считаем, что наши ЗРК имеют все свойства тиоловых на основе ЗРК, с сопротивлением к деградации по воздуху, как большой бонус, заключает Chiechi. ‘Кроме того, мы показали, что наша система может быть использована для создания молекулярной электроники.’ И это также представляется весьма полезной платформой для изучения поведения Самс. — Вы можете сделать это на лабораторном столе без какой-либо необходимости для защиты. Chiechi считает, что его система может быть полезна для изучения поведения бислоев, в том числе липидный бислои, которые образуют клеточные мембраны.

Возможность изменения состава ЗРК открывает интересные приложения в области молекулярной электроники. Chiechi: ‘это может быть использованы для создания топологических компьютерная архитектура, для нейроморфных вычислений. Изменения в состав ЗРК может произвести мемристор и, возможно, системы для стохастических вычислений, который использует вероятностей 1S и 0s для представления чисел в потоке. Это может быть представлено на долю одной молекулы в «Сэма». Прежде чем такое может стать реальностью, однако, больше работы должно быть сделано, например, чтобы понять, почему гликоль-эфира фазы является такой эффективной туннельной среде.

сделать разницу: спонсорские возможности