Выпрямление повысило эффективность одномолекулярных проводников
Команда ученых из Университета Осаки создала одномолекулярные нанопровода с изоляционным слоем, длиной до 10 нм. Измерив их электрические свойства, специалисты установили, что выпрямление лентовидных структур повышает проводимость.
Открытие может привести к новому поколению недорогих высокотехнологичных устройств, включая экраны смартфонов и фотоэлектрические системы, сообщает sciencedaily.com. Выводы исследования опубликованы в The Journal of Physical Chemistry Letters.
Углеродные полимеры, сформированные длинными молекулярными цепочками повторяющихся элементов, встречаются повсюду – от резины до белков. Считалось, что структуры не могут проводить электричество. Но ученые обнаружили небольшую подгруппу углеродных молекул, действующих как провода за счет чередующихся одинарных и двойных (сопряженных) химических связей. Такие проводники стали быстро внедрять в телевизоры и другую технику из-за более простого и быстрого производства.
Исследователи из Университета Осаки синтезировали цепочки олиготиофена разной длины, содержащие до 24 блоков. Длина одного такого нанопровода достигает 10 нм. Для предотвращения передачи тока между элементами и точного измерения проводимости отдельных молекул ученые использовали изоляцию. За счет принципов квантовой механики электроны здесь ведут себя как распространяющиеся волны, а не локализованные частицы. Пересекающиеся связи олиготиофена позволяют им расходиться по полимерному каркасу, пересекать молекулу и генерировать ток.
Процесс может идти двумя путями.
«На коротких расстояниях электроны полагаются на волновое поведение, чтобы пробить «туннель» сквозь барьер. На длинных дистанциях они прыгают из стороны в сторону для достижения цели», — сказал первый автор работы, доктор Ютака Ие.
Команда выяснила, что замена скрученной цепочки плоской усилила наложение сопряженных связей, повысив проводимость. В результате переход от туннельного поведения к прыжкам происходил на меньших расстояниях.
«Проект показал, что изолированные нанопровода могут использоваться в новой «одномолекулярной» электронике», — сказал ведущий автор работы, доктор Ёсио Ассо.
