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Alors que la technologie électronique continue d'avancer, les scientifiques font de plus en plus attention au domaine de l'électronique moléculaire.L'électronique moléculaire est la recherche et l'application de molécules en tant que composants électroniques, ce qui fait que la production de composants électroniques ne reposait plus sur des matériaux en vrac traditionnels.Ce domaine de recherche interdisciplinaire combine la physique, la chimie et la science des matériaux et trouve des moyens possibles de poursuivre la loi de Moore.
L'idée de réduire les composants électroniques à une taille de molécule unique nous permet de sortir des limitations de la technologie traditionnelles et de rechercher des méthodes plus efficaces et à faible coût pour l'utilisation de matériaux.
Une branche importante de l'électronique moléculaire est l'électronique unique moléculaire, un champ qui utilise de petits ensembles de molécules uniques ou plusieurs molécules uniques comme composants électroniques.Cette technique de miniaturisation extrême est l'un des objectifs de la réduction des circuits, et dans la plage dimensionnelle où les effets de mécanique quantique commencent à affecter considérablement, la transmission d'électrons individuels modifie considérablement les propriétés du système par rapport aux composants électroniques conventionnels.
Cependant, le défi pratique de connecter une seule molécule à une électrode est très difficile.Les techniques de lithographie actuelle ne peuvent pas produire d'espacement d'électrodes suffisamment faible pour éviter les courts-circuits.Ainsi, les scientifiques ont adopté différentes stratégies, telles que l'utilisation de la technologie de rupture et de jonction, qui est d'étirer l'électrode mince pour se briser pour former un espace de taille moléculaire.De plus, la pointe d'un microscope à tunneling à balayage (STM) peut également être utilisée pour contacter les molécules adhérées au substrat métallique.
Les dernières expériences des scientifiques montrent que la géométrie atomique adjacente à la surface de l'or peut affecter la fiabilité de la connexion, ce qui fait de la répétabilité un défi majeur.
En plus de la question de l'espacement atomique, il est également crucial de choisir le bon matériau.La recherche montre que le système π conjugué de graphite et de molécules sphériques peut établir un contact électrique avec plusieurs atomes en même temps, améliorant ainsi les performances des électrons uniques-moléculaires.Cela permet de passer des électrodes métalliques aux électrodes semi-conductrices, élargissant encore son potentiel d'application.Par exemple, les nanofils à base d'indium à base d'arséniure peuvent fonctionner avec des pièces intégrées plus larges en matière de bande interdite, ce qui permet de signaler la propagation entre les molécules et les électrodes.
Cependant, le processus de connexion des circuits et des électrodes en vrac avec des systèmes purement moléculaires a frappé à plusieurs reprises un mur.Le plus grand défi est que de nombreuses expériences doivent être menées à de basses températures près de zéro absolue, et une telle consommation d'énergie n'est évidemment pas négligée.
L'histoire de l'électronique moléculaire
Le concept d'électronique moléculaire a été proposé pour la première fois par le physicien allemand Arthur von Hippel en 1956. Le scientifique a préconisé que la méthode de construction de composants électroniques à partir des niveaux moléculaires et atomiques devrait être adopté plutôt que de s'appuyer sur des matériaux préfabriqués.Ce concept est appelé génie moléculaire.Cependant, la percée marquante qui a vraiment conduit à la montée en puissance de ce domaine était les articles théoriques d'Aivilam et de Ratner en 1974, qui ont proposé une structure moléculaire spéciale avec des courants unidirectionnels, similaires aux fonctions des diodes de semi-conducteurs. Des décennies de recherche ultérieures.
potentiel des matériaux moléculaires
Les polymères conducteursoffrent une toute nouvelle option par rapport aux matériaux conventionnels.Bien que leurs propriétés mécaniques diffèrent des matériaux commerciaux, la forte conductivité des polymères conducteurs jette les bases de leur application.Les propriétés électroniques de ces polymères peuvent être ajustées grâce à des méthodes de synthèse organiques pour affecter leurs performances de traitement, injectant ainsi une nouvelle vitalité dans la conception de circuits futurs.
à l'heure actuelle, des polymères conducteurs stables et répétitifs tels que le poly (3,4-éthylènedioxythiophène) (PEDOT) et la polyaniline sont progressivement largement utilisés, en particulier dans les matériaux antistatiques et les couches conductrices transparentes.
Avec l'introduction de polymères conducteurs nanostructurés, ce domaine a inauguré de nouvelles opportunités de développement.Des méthodes de chimie supramoléculaire récentes offrent de nouvelles opportunités pour le développement de l'électronique moléculaire de nouvelle génération, et des expériences par des chercheurs insérant des molécules cationiques dans des molécules de colonnes montrent que la densité actuelle a augmenté de deux ordres de magnitude, montrant l'énorme potentiel d'électronique moléculaire à l'avenir. et les perspectives d'expansion continue.
Avec l'avancement de la technologie, les scientifiques sont toujours confrontés à divers défis lorsqu'ils trouvent des solutions de connexion à l'électrode moléculaire fiables. Comment cela affectera-t-il les futures technologies électroniques?
