電路不斷按比例縮小并通過特定功能進(jìn)行擴(kuò)展。現(xiàn)在，一種新方法允許在傳統(tǒng)硅芯片上與簡單分子建立電接觸。該技術(shù)有望帶來傳感器技術(shù)和醫(yī)學(xué)的進(jìn)步，正如巴塞爾大學(xué)的化學(xué)家和來自Rüschlikon的IBM Research - Zurich的研究人員在Nature雜志上所報(bào)道的那樣。

為了進(jìn)一步發(fā)展半導(dǎo)體技術(shù)，分子電子學(xué)領(lǐng)域正在尋求從單個(gè)分子而不是硅制造電路元件。由于其獨(dú)特的電子特性，分子適用于使用傳統(tǒng)硅技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用。然而，這需要可靠且廉價(jià)的方法來在分子的兩端產(chǎn)生電接觸。

能夠生產(chǎn)數(shù)千種元素

來自巴塞爾大學(xué)和IBM研究中心 - 蘇黎世的研究人員現(xiàn)已開發(fā)出一種技術(shù)，可以建立與單個(gè)分子的電接觸。通過在分子上沉積納米顆粒薄膜，可以同時(shí)生產(chǎn)數(shù)千種穩(wěn)定的金屬 - 分子 - 金屬組分，而不會損害分子的性質(zhì)。使用烷烴 - 二硫醇化合物證明了這種方法，其由碳，氫和硫組成。

研究人員使用了一種夾層結(jié)構(gòu)，其中分子夾層從上方和下方與金屬電極接觸。下電極由一層鉑構(gòu)成，其上涂有一層非導(dǎo)電材料。然后將微小的孔蝕刻到該層中以產(chǎn)生不同尺寸的任意圖案的隔室，在隔室內(nèi)部與鉑電極電接觸。

自組裝單層膜

然后研究人員利用某些分子的自組裝能力。在孔的圖案上，他們使用含有烷二硫醇分子的溶液，其自組裝到孔中，形成致密堆積的單層膜。在該膜中，各個(gè)分子表現(xiàn)出規(guī)則的排列和與下鉑電極的電連接。通過由金納米顆粒制成的上電極建立與分子層的電接觸。

這項(xiàng)新技術(shù)在很大程度上解決了先前阻礙分子電接觸產(chǎn)生的問題 - 例如高接觸電阻或細(xì)絲穿透薄膜的短路。通過該方法制造的構(gòu)件可以在標(biāo)準(zhǔn)條件下操作并提供長期穩(wěn)定性。此外，該方法可以應(yīng)用于各種其他分子系統(tǒng)，并開辟了將分子化合物整合到固態(tài)器件中的新途徑。其應(yīng)用可能包括傳感器技術(shù)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的新型儀器。

“我們的方法將有助于加速化學(xué)制造和可控制的電子和傳感器組件的開發(fā)，”巴塞爾大學(xué)化學(xué)系的Marcel Mayor教授說。該項(xiàng)目獲得了國家分子系統(tǒng)工程研究能力中心(NCCR)的大量資金，其中巴塞爾大學(xué)和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院是領(lǐng)先的房屋。