1 Преглед
Развитието на електронните устройства намали компютъра от няколко къщи до малки преносими компютри, които могат да се зареждат в джобове, което прави компютрите на хората Развитието е силно очаквано. Високата производителност и малкият обем на компютъра зависи главно от електронното устройство, което го съставя. През последните години развитието на наномолекулярни устройства беше силно загрижено и наномолекулярното устройство има високо интензивно предимство. Един пръст е с капачка, за да интегрира един милион милиарда молекулярни електронни компоненти, подобряването на компютърната интеграция помага за увеличаване на оперативната скорост. Нано молекулярните устройства също могат да бъдат синтезирани в големи количества, което значително ще намали производствените разходи, като по този начин ще осигури по-голямо конкурентно предимство. Следователно наномолекулярните устройства се превръщат във важна посока за бъдещото развитие на електронните устройства.
Концепция за молекулярна електроника
Концепцията за молекулярна електроника е различна от органичния микротранзистор или електрониката в предишния период и предаването и ефекта на "тялото" в материала на "тялото". Органични устройства. Молекулярна електроника, наричана още „вътрешна молекулярна електроника“, която се състои от молекулярна структура с ковалентна връзка, която е електрически изолирана от субстрата на „тялото“, или молекулярни проводници и молекули, които се състоят от суперструктурирана молекула и супермолекулна структура на нанометровото ниво. Превключвателят е свързан. От гледна точка на процеса на подготовка, молекулярната електроника е по-вероятно да произведе по-малко разходи за стотици милиони почти пълни еквивалентни нано-магнитудни структури, отколкото солидни нано-електронни устройства. Това се дължи главно на появата на нано-машинна обработка и нано-операция, тоест техники за механичен синтез и химичен синтез на структури с нано-големина. Механичният синтез е да контролира молекулата за управление на сканиращия тунелен микроскоп (STM), атомно-силовия микроскоп (AFM) и нови микроелектромеханични системи. Химическият синтез включва химическо самосглобяване на растеж на наноструктури, заимствано от биохимичната и молекулярната генетика и други подобни. Методът на химичния синтез може да се комбинира в молекулярно електронно устройство в органична молекула.
Молекулярното електронно устройство е за конструиране на различни компоненти в електронни вериги, като молекулярни проводници, молекулярни превключватели, молекулярни диоди, транзистори с молекулярни полеви ефекти, молекулярни устройства за съхранение и др., измерване и анализ на молекулярни проводници, молекулярни превключватели, молекулярни устройства за съхранение и др. Електрическите свойства на тези компоненти в молекулен мащаб. Целта му е да използва една молекула, супермолекулен или молекулярен клъстер вместо твърди електронни компоненти като полупроводникови транзистори на базата на силиций и дори сглобени непокътнати молекулярни компютри.
2 материал за молекулярно електронно устройство
Органичен електромеханичен материал
Това е благоприятно за молекулярно изрязване на органични съединения към молекулярни кристали в твърдо състояние, поради липса на ток в молекулярните кристали (субелектронни или дупки) и молекулното разстояние е голямо (трудно е да мигрира) и често е изолатор. За да се направи органичното твърдо вещество проводящо, в кристала има носител и проход за транспортиран транспорт. Механизмът на двете състояния може да бъде разделен на две основни категории. Един тип е полимеризираща молекула с общ избор на π система, която е частично окислена или редуцирана, за да произведе несравним електрон, като по този начин образува проводник в посоката на веригата. Проводимостта на полиацетилена при стайна температура е достигнала 8 x 10 scm, което може да се сравни с металната мед. Другият се основава на молекули на електронен донор (D) и рецептор (A), образувани от композитни соли за пренос на заряд. Общи D и A най-малко. Има една част от плоско разклатената молекула и двете са подредени в кристалите. Когато молекулярното разстояние на колоната е малко, за да накара π пистите да се припокриват една с друга, за да образуват лента (канал), има непълно прехвърляне на заряда, за да се образува смесен ценови пояс. Доставените носачи могат да се подават по посока на колоната.
Органично светлинно обезцветяване и електрохромен материал
Съединението е в светлина, като подчинение, геометричен Феноменът на структурна, димеризация, молекулярна вътрешна протонна метастаза, разкъсване на връзката и пренос на заряд, което води до фотолорация. Възможно е да се развие като леко обезцветяване. Когато вариацията е обратима и двете състояния са достатъчно стабилни, е възможно да се разработи оптичният превключвател, оптичният записващ елемент. Например, цветен нулев йон се генерира след нагряването на атома, връзката се прекъсва и нагряването или друга вълна от дълга светлина може да бъде възстановена до първоначалното състояние. Електрохромният материал е обратима реакция на окисление, протичаща под външни електрически полета. Когато има разлика между степента на окисление и редуциращия протокол върху абсорбцията на светлината, във видимата оптична зона присъстват различни цветове. Например, TTF губи електрон с електрическо поле, от редукция. Състоянието се променя в състояние на окисление и цветът се променя от жълто на синьо лилаво. Металното органично координационно съединение, съдържащо D електрони и легирани проводими полимери, също може да се използва като електроластични материали.
Пиезоелектричен, термоелектричен и фероелектричен материал
as molecules of piezoelectric, thermoelectric and ferroelectric materials should also be polar or polarized molecules. External pressure, heating Next, the molecular orientation in the molecular crystal is rearranged, so that the vector dipole moment in a certain direction in the crystal is not equal to zero, thereby exhibiting piezoelectric, thermoelectric and ferroelectric properties in this direction. In addition to the small molecule, some low molecular weight polymerization The object also has piezoelectric, thermoelectric and ferroelectric properties. Typical is polyfluoride. Develop a switch, memory element, and is not easy to implement due to low switching speed, but its film is in signal transmission. And sensing is desirable to develop practical devices such as ultrasonic transmission, underwater transmission and full plastic motors.LCD материал
Обикновено молекулите в течно състояние са безредни. Въпреки това, някои съединения имат структура на подравняване, подобна на кристали в течно състояние, което е течен кристал. Течнокристалните молекули са нещо повече от пръчковидна молекула, която има функция за самосглобяване и ароматен пръстен. Течният кристал се използва главно като електрооптично свойство като материал за електронен дисплей: в токово или електрическо поле. Под действието на индекса на пречупване, диелектричната константа и ориентировъчната еластичност на индекса, промяната на цвета възниква поради молекулярното взаимодействие и промените в цвета се събират. От този смисъл течният кристал принадлежи към електроза. Висок капацитет, широк изглед, висок контраст, бърза реакция, ниска консумация на енергия, ниско задвижващо напрежение, висока надеждност и богати цветове са често срещано изискване за течнокристални материали за електронен дисплей. Фероелектричният течен кристален материал е най-важният обект в изследването на течните кристали. Тъй като има скорост на реакция от микросекунди и голям капацитет на информация, функцията за съхранение може да се използва като съхранение на светлина, оптичен запис и материали за показване.
3 класификация на молекулярни електронни устройства
молекулярна жица
Понастоящем хората изучават молекулярна жична система, фокусирана главно върху следните 4 категории: линейни въглеводородни конюгатни нискомолекулни системи, порфиринови олигомерни молекулярни системи, въглеродни нанотръбни системи и ДНК биомолекулни системи. Въглеродните атомни линии са най-простите въглеродни водородни молекулярни проводници. Всички въглеродни атоми в въглеродния атомен проводник използват SP за хибрид, като по този начин имат редуваща се структура на единична тройна връзка. Gladysz и др. Синтезиран от 20 въглеродни атома с въглеродни атомни линии на крайната група.
Въглеродни нанотръби в бъдещото молекулярно електронно устройство и потенциални приложения във веригата също бяха получени през последните години. Широко разпространена загриженост на хората. Може да се разглежда като тръбна структура със спирален цикъл от шестоъгълен графитен лист. Въглеродните нанотръби имат добри електрически свойства и твърда структура. Това е идеална молекулярна жица, която модулира своята проводимост чрез промяна на размера на диаметъра и ъгъла на навиване.
молекулярен диод
< P> As early as 1974 Aviram, the idea of молекулярен диод is proposed, which can be said that this is the origin of molecular electronics. They describe the molecular structure formed by the bridge bridge of the organic donor and receptor, which can display I-V rectifier characteristics similar to P-N feature. Model molecular structure of this молекулярен диод. The donor is a tetraviorene (TTF), and the receptor is 7,7,8,8-tolytanopanocyanobenzoquinone (TCNQ). The intermediate is three methylene bridges, the purpose is to make the molecules have a certain rigidity that is not easily deformed, so that the donor and receptor have a physical distance to avoid mutual charge transfer to form a charge transfer complex.Initially, the study of молекулярен диод is mainly focused on model molecular systems proposed in Aviram and Ratner. Due to the small dipole of the study, it has not made a big progress in the lack of effective experimental means. With the continuous development of langmuir-blodgett (lb) film, molecular self-assembly (SA) and scanning probe microscope (SPM), people have developed rapidly from the study of molecular devices, and the research on молекулярен диод is also from the original The Aviram and Ratner model molecular systems expand to other conjugated molecular systems. DHiraai et al. Used STM to study single-layer film in gold and silver, discovered that the rectification of molecules is also enhanced as the conjugate chain increases. Liu Yunxia, the Chemistry of the Chinese Academy of Sciences, synthesized a series of asymmetric phthalocyanine containing electron donors (-NH2) and electronic receptors (-NO2, -CN, etc.), assembled into LB films, and using STM technology to measure their IV curves confirmed that the single monthalocyanine molecule also has rectifier characteristics. Recently, Chicago University Yu Luping is synthesized with a type of new type of diode molecule, which consists of an electron-rich thiophene (C4S) and a deficient thiazole (C3NS) 2 part. They successfully put this molecules between the two gold electrodes by mercapto, and using the STM method to demonstrate that this rectification behavior is indeed derived from the self-characteristics of the molecule, rather than because the asymmetric coupled or molecular electrode of the molecule and the electrode. Interface factors caused by.
Молекулярен превключвател и устройство с молекулярна памет
Превключвателят е основният контролен елемент на всички електронни устройства, а също така е важна част от молекулярните устройства за съхранение и логика. Ротаксаните и катенаните понастоящем са изследвани повече двойни молекули в стационарно състояние. Колелото се състои от една пръстеновидна част и 1 подобна на прът част, а пръстенът може да се върти или плъзга в посоката на пръта, а двата края на пръта имат по-голямо, имащо по-голямо, имащо по-голямо съпротивление. . Ако на пръчката са въведени две различни места, когато пръстенът остане в тези две различни места, това съответства на две различни състояния. Вече са докладвани електрохимични или химически предизвикани от околната среда ранканови молекули. Почвата е съставена от 2 комплекта заедно и може да има ротация между 2 пръстена. Различни места се въвеждат в един пръстен в пестина, който също може да съставлява двоен молекулярен превключвател в стационарно състояние.
Молекулен транзистор с полеви ефекти
Тъй като размерът на устройството се намалява, значително усилената единица ще се превърне в триоден транзистор в триоден монодизон (SET). Принципът на работа на SET е, че квантовото тунелиране е главно ефект на тунелиране между метал-изолатор-метал. Когато бариерата на металния електрод е достатъчно тясна, електронът на нивото на Ферми може да бъде тунелиран през изолационния слой, за да образува тунелен ток.
При разработването на обхвата на влажност хората първоначално използват въглеродните нанотръби (CNT), за да постигнат пробив, образувайки тръба с ефект на полето, съставена от една въглеродна нанотръба. С развитието на нанотехнологиите хората също са направили тръба с ефект на полето, съставена от една молекула C60. В допълнение към CNT и C60, изследването на други материали през последните години също отбеляза голям напредък. PARK и др. Свържете сложната молекула на 1 централен йон като CO, за да създадете полеви ефект между два златни електрода. Експерименталните резултати показват, че когато налягането на затвора се променя, токът може да бъде значително регулиран между източника и изтичането; в допълнение, кривата ток-напрежение не е конвенционална гладка крива, а стъпаловидна, представяща предаване на носител. Квантови характеристики. Робърт и др. Предложена и проектирана нова концепция за единичен молекулярен транзистор с полеви ефекти, в който поведението на предаване на електроните се регулира от определен единичен атомен заряд в близост до молекулата, чрез промяна на молекулата Състоянието на заряд на единичен атом може да контролира провеждането на молекулен ток или да прекъсва връзката. В миналото, в миналото, за да се измери промяната в молекулярната проводимост, тя трябва да се извърши при условие на абсолютна нула и ефектът на полето на тази нова концепция за молекулярни транзистори може да се наблюдава при стайна температура; тази нова концепция. Друга характеристика на молекулярния транзистор с полеви ефект е, че само един електрон от атома може да реализира проводимостта или прекъсването на молекулата, докато конвенционалната тръба с полеви ефект изисква милиони електрони, за да постигне това превключване.
Молекулярно електронно устройство с квантов ефект
Представител на квантовото ефекторно електронно устройство е молекулярният резонансен тунелен диод, наричан молекулярен RTD. Има бариерна структура и същия принцип на работа, подобен на бариерата на твърдия RTD.
Молекулярният RTD се състои от четири части: (1) Емитерът и колекторът на основната молекулна RTD молекула са съставени от полифениленова молекулярна верига. Тази ароматна органична молекула има конюгирана π-електронна писта. Една или повече от тази дълго запълнена или частично запълнена π писта може да осигури канал. Когато има отклонение в двата края на молекулата, електрониката може да се движи от единия край на молекулата към другия край. Изчислено е, че всяка секунда може да премине през 2 * 10 електрона в секунда и тази молекулярна жица често се нарича молекулярна жица на Тур; (2) "остров" или потенциален кладенец, съставен от единичен мастен пръстен, има по-ниска енергия, размерът е приблизително 1 нанометър, което е по-малко от мащаба на солидна RTD ямка; (3) съставлява две бариери от две мастни движения на ноктите, което трябва да вмъкне двете страни на изолационните свойства в страната на "острова", с две бариери към молекулярния RTD между левия и десния молекулярни проводници; ($) крайният проводник на молекулярното електронно устройство, двата края на молекулярното устройство често се поставят върху златния (Au) електрод от тиол (-SH), тъй като се въвежда End, като "крокодилска скоба" (-SH ), плътно прикрепен към метала (-SH), е известен като негово молекулярно устройство. Принципът на работа на молекулярния RTD е основно същият като на твърдия RTD. Когато електронът е ограничен до много тясна потенциална яма, неговата енергия генерира образуване на квантуване, а енергийното ниво и емитерът не се запълват електронно в средата на капана на ямката. Енергията на молекулярната орбита не е подравнена и не се получава резонансно тунелиране, устройството не е включено. Когато се добави отклонението, средното ниво на кладенеца се изравнява с орбиталната енергия на електронното запълване, а енергийното ниво и празното енергийно състояние на колектора също се изравняват, възниква ефектът на резонансно тунелиране и има тунелен ток през устройството, RTD във включено състояние.
Електрическа машина Електронно оборудване
Атомно реле
Атомно реле is similar to a molecular gate switch. In the atomic relay, a movable atom is not fixedly attached to the substrate, but is movable between the two electrodes, forward or backward. Two atomic conductors are connected to a relay with a movable switch atom. If the switch atom is located in place, the entire device can conduct electricity; if the switch atom is separated from the original position, the causing void suddenly reduces the current flowing through the atomic wire, so that the entire device becomes broken. The third atomic wire of the switching atom constitutes the gate of the atomic relay, placing a small negative charge on the gate wire, so that the switch atom is removed from its original