التبديل من جزيء واحد فقط

أول اختبار لأصغر مفتاح كهربائي

تمثيل تخطيطي لجزيء آزوبينزين مرتبط بقطبين كهربائيين (الأنابيب النانوية الكربونية) © Franz Stadler / University of Regensburg
قراءة بصوت عال

اختبر العلماء الآن أصغر مفتاح كهربائي في المحاكاة. كما ذكروا في مجلة Nature Nanotechnology ، استخدموا أيزومر ، وهو جزيء يمكن أن يوجد في بنائين مكانيين.

"أصغر وأكثر كفاءة من أي وقت مضى" هو الشعار عندما يتعلق الأمر بتطوير أجهزة الكمبيوتر والأجهزة الإلكترونية الأخرى. المكونات منذ فترة طويلة تتحرك في أبعاد صغيرة لا يمكن تصورها. على سبيل المثال ، يبلغ طول الترانزستور القائم على السيليكون اليوم جانبًا يبلغ 90 نانومترًا. وما زال التطور مستمراً: يجب أن تحتوي أوامر حجم نانومتر واحد - أي المليار من المليمتر - على مكونات المستقبل. ستكون صغيرة مثل الجزيئات.

ولكن هل يمكن للجزيئات أن تعمل كأجهزة إلكترونية؟ يمكنك ، كما يقول هؤلاء العلماء ، الذين يقعون على جبهة فيزياء الكم والإلكترونيات في مجال الشباب من رواد "الإلكترونيات الجزيئية". من بينها ، مجموعة أبحاث جونيور ريجنسبرج التي تمولها مؤسسة فولكس واجن بمبلغ 960،000 يورو. Gianaurelio Cuniberti وعلماء من جامعة مدريد: لقد قاموا مؤخرًا بمحاكاة دائرة يعمل فيها جزيء عضوي واحد كمفتاح كهربائي. يتم نشر نتائج التجارب في عدد مارس الحالي من مجلة Nature Nanotechnology.

Isomers كمرشحين التبديل

Azobenzene هو الاسم الذي يطلق على الجزيء الذي يستخدمه الباحثون لمحاكاة أحد أصغر المفاتيح الكهربائية حتى الآن. ينتمي Azobenzene إلى فئة الجزيئات الموجودة في الهياكل المكانية المختلفة. يمكن أن يكون لحالات الجزيء هذه ، والتي يشار إليها أيضًا باسم الأيزومرات ، خصائص مختلفة نوعيًا. على سبيل المثال ، تتفاعل بشكل مختلف جدا مع المجال الكهربائي. يجب استغلال هذا الظرف في مجال الالكترونيات الجزيئية. لاستكشاف خصائص النقل الكهربائي لجزيء الآزوبينزين وأيزومراته ، اختار الفيزيائيون في ريجنسبرج تقنيات محاكاة حاسوبية معقدة.

التركيب الجزيئي يؤثر على خصائص التوصيل

في النموذج ، كان الجزيء مرتبطًا كيميائيًا بأنبوبين نانويين معدنيين - يتألفان من ذرات الكربون - التي تعمل كأقطاب كهربائية نانوية. عندما يتم تطبيق الجهد الكهربائي ، يمكن أن تتدفق الشحنات عبر الجزيء. أظهرت المحاكاة أن كلا الإيزومرين لهما خصائص توصيل كهربائي مختلفة تمامًا. إن التغيير في التركيب الجزيئي المكاني - المستحث ، على سبيل المثال ، بواسطة ضوء الليزر ذي أطوال موجية مختلفة - يمكن أن يغير تدفق التيار الكهربائي بشكل كبير وبالتالي تحقيق وظيفة التبديل على النطاق الجزيئي. عرض

نتيجة مهمة: يتأثر قابلية التحويل بشكل خاص بالمجموعات الكيميائية التي تربط الجزيء بالأقطاب الكهربائية. يخطط Cuniberti وفريقه لمزيد من التحقيقات لاختبار كفاءة وثبات هذا المفتاح الجزيئي. ستوفر نتائجها معلومات مهمة لتطوير أحدث الإلكترونيات. بكل ثقة ، يعرف الباحثون أيضًا: "سيتعين على الكمبيوتر الجزيئي الانتظار لفترة من الوقت".

(مؤسسة فولكس فاجن ، 07.03.2007 - NPO)