Молекулярный транзистор может управлять отдельными электронами

Команда немецких, японских и американских исследователей смогла создать сверхминиатюрный и надежный транзистор, который состоит из одной молекулы и дюжины дополнительных атомов. Как сообщается в журнале Nature Physics, точность работы нового устройства настолько высока, что оно может управлять движением одиночных электронов.

Именно точность контроля была главной проблемой построенных к настоящему моменту нескольких прототипов молекулярных транзисторов. При размерах около 2 нм (всего в четыре раза больше, чем атом кремния) их состояние вкл/выкл зачастую зависело от положения одного электрона.

Новый транзистор собирали поатомно с использованием высокостабильного сканирующего туннельного микроскопа (STM). За основу был взят кристалл арсенида индия, на поверхности которого расположили 12 атомов индия, а в центр образованного ими шестиугольника поместили органическую молекулу фталоцианина.

Как рассказали исследователи, центральная молекула очень слабо связана с поверхностью кристалла под ней. В силу этого, если подвести близко к ней острие зонда микроскопа и создать разность электрических потенциалов, будет происходить туннельный переход между кристаллом и зондом STM. Положительно заряженные атомы вокруг молекулы действуют как затвор транзистора, регулируя поток электронов и обеспечивая стабильность работы этого молекулярного устройства.

В ходе экспериментов было отмечено необычное поведение молекулы: она ориентировала себя в разных направлениях в зависимости от зарядового состояния. Ориентация фталоцианина, в свою очередь, оказывала сильное воздействие на течение электронов сквозь молекулу.

Последующие исследования представителей Института электроники твердого тела им. Пауля Друде (Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik), Свободного Университета Берлина (Freie Universität Berlin), Лаборатории фундаментальных исследований NTT (Япония) и Лаборатории морских исследований СШАResearch Laboratory (NRL) ставят цель лучше понять это явление, связь между молекулярной ориентацией и проводимостью. Эти знания смогут помочь в разработке молекулярных наноструктур для новых типов высокопроизводительных полупроводников и наноматериалов.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI