Физици създадоха свръхефективен диод с размер на молекула 26.05 | 12:20

Международен екип физици създаде необичайна молекула от около 50 атома, която провежда ток само в една посока и прави това с ефективност, съпоставима с класическите диоди, което открива пътя за атомната микроелектроника, става ясно от статия, публикувана в сп. Nature Nanotechnology.

"Създаването на устройства от една молекула отдавна е една от непостижимите мечти за всички учени, занимаващи се с нанотехнологии. Тази задача е наш Свещен граал от 1974 година, от момента на появата на идеите за молекулярен диод, и тя се явява пределът, който може принципно да се постигне в миниатюризацията на електрониката", казва Лата Венкатараман (Latha Venkataraman) от Колумбийския университет в Ню Йорк (САЩ).

Както обяснява Венкатараман, за последните години учените нееднократно са предприемали опити за създаване на молекулярен диод, и в някои случаи дори са успели да съберат молекула, подобна на него. Един от първите подобни уреди е разработен още през 2009 година.

Проблемът се заключава в това, че на такива мащаби на работа на устройството започват да пречат сили на междуатомното взаимодействие и квантови ефекти, поради което те започват да пропускат ток в двете посоки, макар и с различна сила, и работят само при много високи напрежения. И едното, и другото не позволяват да се прилагат такива диоди в атомната микроелектроника.

Венкатараман и колегите ѝ успели да заобиколят този проблем, като се научили да използват тези ефекти като база за работата на диода. Техният молекулярен токоизправител се състои от четири прости компонента – восък, две златни пластини, съединяващи техните молекули-диод, и специална електролитна течност.

Една от златните пластини, съединена към "плюса" на диода, била почти изцяло покрита с восък и контактувала с него и с проводящата течност едва частично. Когато през него тече ток, положително заредените йони от течността се устремяват към откритата част на електрода, което значително повишава плътността на заряда на "плюса" на устройството.

Както обясняват учените, това прави диода по-устойчив към пробив, тъй като електроните в такива условия по-неохотно се "просмукват" към другата страна на диода поради квантови ефекти.

Благодарение на такава проста процедура молекулярният диод на Венкатараман и колегите ѝ пропуска 250 пъти по-малко ток в "грешната" посока, отколкото във вярната. При това той работи дори при много ниски напрежения и сила на тока. Според учените подобен резултат е 50 пъти по-добър, отколкото е постиган в предишни експерименти, и такава надеждност на изправянето на тока принципно е достатъчна за създаването на атомни транзистори и прочие електронни уреди, допълва Мегавселена.