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電子技術が前進し続けるにつれて、科学者は分子エレクトロニクスの分野にますます注意を払っています。分子エレクトロニクスは、電子成分としての分子の研究と応用であり、電子部品の生産が従来のバルク材料に依存しなくなったためです。この学際的な研究分野は、物理学、化学、材料科学を組み合わせて、ムーアの法律を継続する可能性のある方法を見つけます。
電子コンポーネントを単一の分子サイズに縮小するという考えにより、従来の技術の制限から抜け出し、材料を使用するためのより効率的で低コストの方法を探すことができます。
分子エレクトロニクスの重要な分岐は、単一分子の電子機器であり、電子成分として小さな分子またはいくつかの単一分子を使用する分野です。この極端な小型化技術は、回路を減らすという目標の1つであり、量子力学効果が大きく影響し始める寸法範囲では、個々の電子の伝達が従来の電子成分と比較してシステムの特性を大幅に変化させます。
ただし、単一の分子を電極に接続するという実際的な課題は非常に困難です。現在のリソグラフィー技術では、短絡を避けるのに十分なほど小さい電極間隔を生成することはできません。したがって、科学者は、分離電極を伸ばして分子サイズのギャップを形成するために薄い電極を伸ばすことなど、さまざまな戦略を採用しました。さらに、スキャントンネル顕微鏡（STM）の先端を使用して、金属基板に付着した分子に接触することもできます。
科学者による最新の実験は、金表面に隣接する原子幾何学が接続の信頼性に影響し、再現性が大きな課題になる可能性があることを示しています。
原子間隔の問題に加えて、適切な材料を選択することも重要です。研究によると、グラファイトと球状分子の共役π系は、複数の原子と同時に電気的に接触し、それによって単一分子電子の性能が向上することが示されています。これにより、金属電極から半導体電極に移行できるようになり、応用の可能性がさらに拡大します。たとえば、アルセニドをベースにしたインジウムベースのナノワイヤは、より広いバンドギャップ材料埋め込み部品で動作することができ、分子と電極間の伝播を信号するのに役立ちます。
ただし、純粋に分子ベースのシステムで回路とバルク電極を接続するプロセスは、壁に繰り返し衝突しました。より大きな課題は、絶対ゼロに近い低温で多くの実験を実施する必要があり、そのようなエネルギー消費は明らかに無視されていないことです。
分子エレクトロニクスの歴史
分子エレクトロニクスの概念は、1956年にドイツの物理学者アーサー・フォン・ヒッペルによって最初に提案されました。科学者は、分子レベルと原子レベルから電子成分を構築する方法を、プレハブ材料に頼るのではなく、採用すべきであると主張しました。この概念は分子工学と呼ばれます。しかし、この分野の台頭に本当につながったマイルストーンのブレークスルーは、1974年のアイブラムとラトナーの理論的な記事であり、半導体ダイオードの機能と同様に、一方向電流のみを備えた特別な分子構造を提案しましたその後の数十年の研究。
分子材料のポテンシャル
導電性ポリマーは、従来の材料と比較してまったく新しいオプションを提供します。それらの機械的特性は市販の材料とは異なりますが、導電性ポリマーの高い導電率は、その用途の基礎となります。これらのポリマーの電子特性は、有機合成方法を通じて調整して処理パフォーマンスに影響を与えるため、将来の回路設計に新しい活力を注入できます。
現在、ポリ（3,4-エチレンジオキシチオフェン）（PEDOT）やポリアニリンなどの安定した反復導電性ポリマーは、特に帯状材料や透明な導電性層で徐々に広く使用されています。
ナノ構造化された導電性ポリマーの導入により、このフィールドは新しい開発の機会を案内しました。最近の超分子化学方法は、次世代分子エレクトロニクスの開発のための新しい機会を提供し、カチオン分子を柱状分子に挿入する研究者による実験は、電流密度が2桁増加し、将来の分子エレクトロニクスの大きな可能性を示していることが示されています。継続的な拡大の見通し。
テクノロジーの進歩により、科学者は信頼できる分子電極接続ソリューションを見つける際に依然としてさまざまな課題に直面しています。
