探索基于单分子的电子设备

时间：2022-03-18 10:25:06 来源：

低聚芴分子连接的形成和测量示意图。寡芴分子线可以高效率和高纯度地合成，并且可以在溶液相，环境温度和压力的条件下容易地结合到单分子电路中。通过基于扫描隧道显微镜的断裂连接方法测量了新合成的低聚芴分子的分子电导。这些分子可以很容易地集成到单分子电路中。与具有低电子态的原型线（π例如低聚亚苯基亚乙炔基和低聚亚苯基亚乙烯基）相比，低聚芴分子线显示出更高的电导率，并且电导率趋势与最高占据分子轨道与最低未占据分子轨道之间的能隙相关。

在即将出版的《 NANO》上的一篇论文中，来自中国沉阳建筑大学的一组研究人员概述了单分子电子器件，包括分子电子器件和电极类型。描述了对基于单分子的电子设备发展的未来挑战，以期吸引更多来自不同领域的专家参与这项研究。

未来的计算机可以有多小？您能想象分子机器如何工作吗？

当前，基于半导体材料的传统电子设备将面临严峻挑战。这些挑战不仅是技术上的局限性，更重要的是理论上的局限性。随着纳米技术的飞速发展和深入的研究，近年来分子电子器件的理论和实践取得了很大的进步。

分子电子设备是使用具有某些结构和功能的分子（包括生物分子）以分子规模或超分子规模构建有序系统的设备。它们利用电子的量子效应起作用，控制单个电子的行为，并实现信息检测，处理，传输和存储的功能，例如分子二极管，分子存储器，分子导线，分子场效应晶体管和分子开关。

作为具有丰富光电性能的稳定量子系统，分子具有许多不同于半导体器件的电子传输性能。分子电子设备具有以下优点：（1）分子体积小，可提高积分和运算速度；（2）选择合适的成分和结构可以广泛改变分子的电学性质；（3）分子易于合成，所需的结构可通过自组装方法形成；（4）分子级为纳米级，具有成本，效率和功耗方面的优势。

随着传统的基于硅的电子设备越来越小，量子效应的影响逐渐被人们所认识。分子电子学研究取得了重大突破。随着人们发现和理解越来越多的优异特性，例如潜在的热电效应，新的热感应自旋输运现象和负差分电阻，人们相信最终将实现“更小”，“更快”和“更凉”的高科技产品。将来。

但是，目前，关于分子器件的所有研究工作仍是理论性的，在器件制造的可靠性，实验的可重复性和制造成本方面仍有许多工作要做。因此，本综述的目的是吸引更多来自化学，物理和微电子学等不同领域的专家，学者和工程师参与这项研究，以便使分子电子器件尽快成为现实。

参考：“基于单分子的电子设备：评论”，陈炳润和徐克，2019年10月8日，NANO.DOI：
10.1142 / S179329201930007X

这项工作得到了中国国家自然科学基金（批准号11704263）的支持。

本研究的通讯作者是陈炳润。沉阳建筑大学的徐柯是其中的合著者。

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