Ученые создали транзистор из одной органической молекулы

Ученым удалось создать транзистор — элемент электрической цепи, являющийся основой всей современной вычислительной техники — состоящий из одной органической молекулы, что показывает принципиальную возможность создания таких сверхминиатюрных устройств с заданными параметрами на основании теоретических представлений о строении молекул.

Авторами разработки стала группа ученых из США и Южной Кореи под руководством Марка Рида (Mark Reed) из Йельского университета и Такхи Ли из Университета Кванджу (Takhee Lee). Их одномолекулярный транзистор представляет собой молекулу бензола, помещенную между двумя золотыми контактами, соединенную с ними специальными функциональными группами, содержащими атомы серы. Эта конструкция покоится на основании из алюминия, служащего управляющим электродом.

Ученые обнаружили, что, подавая электрическое напряжение на золотые контакты, они могут регистрировать течение электрического тока через молекулу, и, прилагая в то же самое время электрическое поле к молекуле с помощью алюминиевого электрода, оказываются в состоянии регулировать силу электрического тока через молекулу.

Такая работа устройства совершенно аналогична работе полевого транзистора, являющегося основным элементом в конструкции современных кремниевых микропроцессоров, которые повсеместно используются в компьютерах.

Несмотря на то, что подобные молекулярные полевые транзисторы демонстрировались учеными и ранее, авторам новой публикации, в отличие от своих коллег, удалось впервые показать изменения в энергетическом состоянии молекулы бензола при приложении к ней электрического поля, которые и приводят к изменению силы тока через устройство.

У ученых ушло около 10 лет на разработку технологии создания и изучения таких одномолекулярных транзисторов, так как это требует формирования золотых контактов, находящихся на расстоянии друг от друга всего в несколько нанометров, а также усовершенствования современных методов спектроскопического анализа для выявления изменений, происходящих с одиночной органической молекулой под воздействием электрического поля.

"Этот процесс напоминает вкатывание мяча в гору, где мяч отражает текущий через молекулу электрический ток, а высота холма отражает то или иное энергетическое состояние молекулы. Грубо говоря, мы научились управлять высотой этого холма на примере одной-единственной молекулы", — сказал Рид, словак которого приводит пресс-служба Йельского университета.

"Наша работа, тем не менее, не позволяет нам начать создавать молекулярные электрические схемы и микропроцессоры нового поколения — нас от этих возможностей отделяют еще десятки лет технического прогресса, однако нам удалось разрешить проблему, волновавшую ученых в течение десятилетия, и доказать, что одна-единственная молекула может функционировать как транзистор", — подытожил ученый. Об этом сообщает РИА "Новости" со ссылкой на журнал Nature.

Получение водорода при комнатной температуре с помощью алюминия

Как пишет Lenta.ru, американские ученые утверждают, что им удалось разработать метод получения водорода, основанный на взаимодействии молекул воды с алюминиевыми кластерами. Работа ученых опубликована в журнале Science. Коротко ее основные результаты описаны в пресс-релизе Университета Пенсильвании, сотрудники которого принимали участие в исследовании.

Авторы работы синтезировали из атомов алюминия кластеры различной геометрической структуры и изучали, как они взаимодействуют с молекулами воды. Некоторые из кластеров связывали молекулы воды так, что каждая молекула оказывалась между двумя группами атомов, одна из которых являлось кислотой, а другая — основанием Льюиса. Кислотой Льюиса называют соединение, которое может принять дополнительные электроны. Основание Льюиса является донором электронов.

Группа атомов алюминия, являющаяся кислотой Льюиса, "притягивает" кислород из воды, а основание Льюиса — водород. В результате связь между ними разрывается. Если аналогичный процесс произойдет с другой молекулой воды, то два атома водорода смогут объединиться в молекулу H2.

Исследователи заявляют, что некоторые из синтезированных ими кластеров разлагают воду при комнатной температуре. Обычно этот процесс требует больших энергетических "вложений": разложение воды на водород и кислород, например, происходит при пропускании через воду электрического тока (процесс, получивший название электролиза).

Однако новая технология пока не готова для внедрения в промышленность. На данном этапе после каждого акта расщепления молекулы воды на кластере остается ее "составная часть" — гидроксильная группа OH-. Авторы намерены разработать процедуру "восстановления" алюминиевых кластеров для того, чтобы процесс расщепления шел непрерывно.

Поиском альтернативных методов получения больших количеств водорода занимаются многие ученые. Водород является перспективным топливом, которое может прийти на замену традиционному углеводородному.