Töltéseloszlás egyetlen molekula szintjén

Az IBM kutatóinak elsőként sikerült képileg megjeleníteni egyetlen molekula töltéseloszlását, ami létfontosságú lépés az áramkörök nanoméretre való kicsinyítése felé.

Töltéseloszlás egyetlen molekula szintjén

Az IBM kutatói az elsők, akiknek képileg sikerült megjeleníteni egyetlen molekula töltéseloszlását, ami létfontosságú lépés az áramkörök nanoméretre való kicsinyítése felé. Az eredményekről részletesen beszámoló tanulmány a Nature Nanotechnology oldalain jelent meg.

Az IBM azért kutatja a mesterséges felületekre helyezett molekulaszerkezeteket, hogy a jövőben ezek alkalmazhatók kapcsolókként vagy tranzisztorokként, mondta el Fabian Mohn kutató. A tudósok fejlett mikroszkópiai eljárások segítségével jelenítették meg, ahogy a töltésszerkezet újra eloszlik és átrendeződik, amikor új kémiai kötések alakulnak ki atomok és molekulák között.

Az eljárás során egyetlen naftalocianin-molekula töltéseloszlását jelenítették meg atomerő-mikroszkópia segítségével. A Kelvin-szondának (KPFM) nevezett speciális atomerő-mikroszkóp a töltés jelenlétében gerjedő elektromos mezőt mértékét érzékeli, így alkot képet a molekula töltéseloszlásáról. Az ehhez szükséges precizitás érdekében változtatásokat eszközöltek a szonda érzékelő hegyében, többek közt egy szénmonoxid molekula hozzáadásával.

„A technológia alkalmazásával újabb információkhoz juthatunk a nanoskálán lejátszódó fizikai folyamatokról. Molekuláris szinten vizsgálhatjuk a töltéseloszlás változásának folyamatát az egyes kémiai kötések kialakulása során. Erre pedig nagy szükség van, amennyiben atomi és molekuláris méretekben megvalósuló készülékeket tervezünk létrehozni” ‒ mondta Mohn.

Michael Crommie, a Berkeley fizika professzora a kutatás eredményeinek hírére elmondta, hogy ez nagyon fontos lépés annak megértésében, hogyan használhatók a molekuláris struktúrák kapcsolók, diódák vagy tranzisztorok gyanánt. „Sokan úgy vélik, hogy érdekes lenne az elektronikus készülékeket molekuláris építőelemekből összeállítani” ‒ mondta Crommie. „Az egyik probléma ezzel, hogy ki kell találni, hogyan helyezzük el a molekulákat egy adott felületen, hogy azt csinálják, amit mi akarunk. Sokan dolgoznak ennek megoldásán.”

Az IBM mostani kutatásának eredménye gyakorlatilag egy vizsgálati módszer, amely a kisméretű struktúrák jobb megértését teszi lehetővé. A molekulák speciális formába rendeződött, kémiai kötésekkel összekötött atomokból állnak, és a környezet függvényében változik a viselkedésük. A kötéseket elektronok hozzák létre, és ezeknek köszönheti a kész molekula lényeges tulajdonságait, folytatta Crommie.

Az IBM új módszere atomi szintű változtatásokat tesz lehetővé a kutatók számára, például egy grafénból felépülő készülék esetében. Töltést lehet hozzáadni vagy elvenni, és láthatóvá válik, hogyan változik az egyes molekulák viselkedése grafén jelenlétében, mondta el a kutató.

Az IBM is foglalkozik grafénkutatással, a tavalyi év során egy olyan grafén tranzisztort mutattak be, amely másodpercenként 155 milliárd ciklus végrehajtására képes, így 50 százalékkal gyorsabb, mint a cég korábbi kísérleti tranzisztorai.

Továbbra is kérdéses, hogy a molekulák mennyire lehetnek alkalmas építőkövei a félvezetőknek. A mostani eredményeket felhasználva is még évekig tartó kutatás és kísérletezés szükségeltetik ahhoz, hogy megállapítható legyen, hogy megoldható-e a molekuláris struktúrák ésszerű működtetése szintetikus környezetben, mondta Crommie.

Az IBM kutatóinak következő lépése a technológia továbbfejlesztése lesz, és a nanoméretű készülékek összeállítását is megkezdik a segítségével. Persze ‒ ahogy Mohn is elmondta ‒ a jövő eredményeitől függ, hogy végül milyen irányt vesz a kutatás. „Ugyanaz a helyzet, mint a kvantumszámítógépek esetében. Az ötlet alapvetően jónak tűnik, de a megvalósítástól még nagyon messze vagyunk.”

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward