ساخت کابلی کوچک با قابلیت اندازه‌گیری چرخش مولکولی

در مقاله‌ای که محققان موسسه مطالعات پیشرفته علوم نانو (IMDEA) و دانشگاه سویا در مجله Nature Communications منتشر کردند، برای اولین بار جزئیات مربوط به اندازه‌گیری هدایت الکتریکی یک نانولوله کربنی منفرد با مولکول‌های پیوند خورده درون آن را منتشر کردند.

کد خبر: ۹۲۲۲۷۷

شنبه - ۰۷ فروردين ۱۴۰۰ / March 27, 2021

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، در حالی‌ که کاهش ابعاد دستگاه‌های الکترونیکی برای پاسخگویی به نیاز بازار همچنان ادامه دارد، دانشمندان در تلاش هستند تا قطعاتی را تولید کنند که باعث افزایش کارایی آن‌ها شود.

در حال حاضر، تقاضای مستمر برای فرآیند‌های سریع و کارآمد وجود دارد و دستگاه‌های اسپینترونیک می‌توانند راه‌حلی برای شکل‌گیری آینده محاسباتی باشند. در این پروژه، مولکول‌های مغناطیسی می‌توانند پیکربندی جدیدی به الکترونیک رایج اضافه کنند. به‌طور خاص، مولکول‌های چرخش متقاطع (SCO) خانواده‌ای از واحد‌های عملکردی صفر بعدی (۰ D) را تشکیل می‌دهند که یک سوئیچ چرخش رادیکال را به نمایش می‌گذارد که با یک تغییر الکتروساختاری فعال می‌شود و توسط محرک خارجی مانند نور، فشار یا دما برانگیخته می‌شود.

این سوئیچ چرخشی به مولکول‌های SCO قابلیت‌ها و ویژگی‌های ممتازی را برای پیاده‌سازی در نانو‌الکترونیک می‌دهد. با این حال، ویژگی عایق بودن آن‌ها مانع از بهره‌برداری کامل این ساختار‌ها بوده است. چندین گروه تحقیقاتی تاکنون مولکول‌های SCO را در ماتریس مواد رسانا قرار داده‌اند، اما این نتایج با نیاز‌های دستگاه‌های در مقیاس نانو کاملا سازگار نیستند.

برای اولین بار، گروهی از محققان موسسه مطالعات پیشرفته علوم نانو، مولکول‌های SCO مبتنی بر Fe را درون نانولوله‌های کربنی کپسول کرده‌اند. نانولوله‌های کربنی تک جداره به‌عنوان رشته مرکزی هدایت‌کننده عمل می‌کنند که حالت اسپینی SCO مولکول‌ها را حمل، محافظت و حس نموده و بر نقایص عایق بودن آن‌ها غلبه می‌کنند.

محققان این پروژه به سرپرستی پروفسور امیلیو م. پرز، خوزه سانچز کوستا و انریکه بورزوری، انتقال الکترون از طریق نانولوله‌های کربنی منفرد تعبیه شده در ترانزیستور‌های نانومقیاس را توسط دی‌الکتروفورز بررسی کردند. آن‌ها تغییری در هدایت الکتریکی نانولوله پیدا کردند که با حالت چرخش مولکول‌های SCO محصور شده اصلاح می‌شود. انتقال بین دو حالت رسانا توسط یک سوئیچ حرارتی آغاز می‌شود که به نظر می‌رسد متقارن نیست. این واقعیت باعث ایجاد یک هیسترزیس می‌شود که در نمونه‌های بلوری وجود ندارد و بسیاری از کاربرد‌های جالب توجه برای سیستم ترکیبی را بوجود می‌آورد.

انریکه بورزوری می‌گوید: «این سیستم‌ها مانند عناصر کوچک حافظه در مقیاس نانو هستند، چرا که از یک چرخه پسماند برخوردارند که با دما تغییر می‌کند. همچنین می‌توانند به‌عنوان فیلتر اسپین استفاده شود، چیزی که به‌شدت مورد تقاضا در دستگاه‌های اسپینترونیک است، چنین عنصری اگر مولکول چرخش داشته باشد یا نداشته باشد، تشخیص می‌دهد.»