مقوم أحادي الجزيء

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
يمكن إزالة الهيدروجين من جزيئات H₂TPP الفردية بتطبيق جهد زائد على طرف مجهر المسح النفقي (STAM، أ)؛ وتؤدي هذه الإزالة إلى تغيير منحنيات التيار-الجهد (IV) لجزيئات TPP، المقاسة باستخدام نفس طرف STM، من منحنى يشبه منحنى الصمام الثنائي (المنحنى الأحمر في ب) إلى منحنى يشبه منحنى المقاومة (المنحنى الأخضر). تُظهر الصورة (ج) صفًا من جزيئات TPP وH₂TPP و TPP. أثناء مسح الصورة (د)، تم تطبيق جهد زائد على H₂TPP عند النقطة السوداء، مما أدى إلى إزالة الهيدروجين على الفور، كما هو موضح في الجزء السفلي من (د) وفي صورة إعادة المسح (هـ). [ 1 ]

المقوم أحادي الجزيء هو جزيء عضوي واحد يعمل كمقوم ( موصل أحادي الاتجاه ) للتيار الكهربائي . طُرحت الفكرة لأول مرة عام ١٩٧٤ من قِبل آرييه (لاحقًا آري) أفيرام، الذي كان يعمل آنذاك في شركة IBM ، ومارك راتنر ، الذي كان يعمل آنذاك في جامعة نيويورك . [ ٢ ] وكان منشورهما أول اقتراح نظري جاد وملموس في مجال الإلكترونيات الجزيئية الناشئ. استنادًا إلى التأثير الميزومي لبعض المركبات الكيميائية على الجزيئات العضوية، تم بناء مقوم جزيئي عن طريق محاكاة وصلة pn باستخدام هذه المركبات.

تم تصميم الجزيء المقوم المقترح بحيث يكون التوصيل الكهربائي داخله مفضلاً من الوحدة الفرعية الغنية بالإلكترونات (مانح الإلكترونات) إلى جزء فقير بالإلكترونات (مستقبل الإلكترونات)، ولكنه غير مفضل (بعدد من الإلكترون فولت ) في الاتجاه المعاكس.

بحث

تمت دراسة العديد من الجزيئات المقومة المحتملة من قبل مجموعات روبرت ميلفيل ميتزجر، وتشارلز أ. بانيتا، ودانييل ل. ماتيرن ( جامعة ميسيسيبي ) بين عامي 1981 و1991، ولكن لم يتم اختبارها بنجاح من حيث التوصيلية.

تم التحقق من هذا الاقتراح في ورقتين بحثيتين عامي 1990 و1993 من قبل مجموعتي جون روي سامبلز ( جامعة إكستر ، المملكة المتحدة ) وجيفري جوزيف أشويل ( جامعة كرانفيلد، ويعمل حاليًا في جامعة لانكستر ، المملكة المتحدة)، باستخدام طبقة أحادية من هيكساديسيل كينولينيوم ثلاثي سيانو كينوديميثانيد محصورة بين قطبين معدنيين مختلفين ( المغنيسيوم والبلاتين ) [ 3 ] [ 4 ] ، ثم تم تأكيده في ثلاث أوراق بحثية عامي 1997 و2001 من قبل ميتزجر (الذي يعمل حاليًا في جامعة ألاباما ) وزملاؤه، الذين استخدموا معادن متطابقة ( الألومنيوم أولًا ، ثم الذهب ) [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] .

تستخدم هذه الأبحاث طبقات لانغموير-بلودجيت الأحادية (بسماكة جزيء واحد) مع ما يُقدّر بـ 10¹⁴ إلى 10¹⁵ جزيء يتم قياسها بالتوازي. وقد اكتشف فريق ميتزجر حوالي تسعة مقومات مماثلة ذات بنية مختلفة تمامًا بين عامي 1997 و2006. [ 8 ] كما قام راماكريشنا سامودرالا بتصنيع المزيد من المقومات العضوية القائمة على البيريلين ذات ذيول السنونو من البولي إيثيلين جلايكول (PEG) في مختبر ماتيرن. [ 9 ] وتتيح هذه المقومات قياس التقويم بمرونة.

تمت دراسة الجزيئات المفردة المرتبطة تساهميًا بالذهب بواسطة مطيافية المسح النفقي ، وبعضها عبارة عن مقومات أحادية الجزيء، تمت دراستها كجزيئات مفردة، كما هو موضح من قبل مجموعات لوبينغ يو ( جامعة شيكاغو ) وأشويل (لاحقًا في جامعة لانكستر ، المملكة المتحدة ).

الأهداف

تتمثل الفكرة الأساسية في الإلكترونيات الجزيئية (UE) في أن الجزيئات "النشطة كهربائيًا" المصممة بشكل مناسب، والتي يتراوح طولها بين 1 و3 نانومتر ، يمكنها أن تحل محل الأجهزة القائمة على السيليكون لتقليل أحجام مكونات الدوائر ، مما يوفر زيادة مصاحبة في أقصى سرعات الدوائر المتكاملة. ومع ذلك، لم يتم تحقيق التضخيم حتى عام 2012. والتفاعلات الكيميائية بين الأقطاب المعدنية والجزيئات معقدة.

مراجع

  1. ^ زولدان، فينيسيوس كلاوديو؛ فاسيو، ريكاردو وباسا، أندريه أفيلينو (2015). "طابع النوع N و p للثنائيات الجزيئية المفردة" . التقارير العلمية . 5 : 8350. بيب كود : 2015NatSR...5.8350Z . دوى : 10.1038/srep08350 . بمك 4322354 . بميد 25666850 .  
  2. ↑ أفيرام، أرييه؛ راتنر، مارك أ. (1974). "المقومات الجزيئية". رسائل الفيزياء الكيميائية . 29 (2): 277. Bibcode : 1974CPL....29..277A . doi : 10.1016/0009-2614(74)85031-1 .
  3. ↑ أشويل، جي جي، سامبلز، جي آر، مارتن، إيه إس، باركر، دبليو جي، وسزابلوسكي، إم. (1990). "خصائص تقويم هياكل Mg | ( C16H33 - Q3CNQ LB film) | Pt". مجلة الجمعية الكيميائية، الاتصالات الكيميائية (19): 1374. doi : 10.1039/C39900001374 .{{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  4. ↑ مارتن، أ.س.، سامبلز، ج.ر.، وأشويل، ج.ج. (1993). "المقوم الجزيئي". مجلة Physical Review Letters، 70 ( 2 ): 218-221 . Bibcode : 1993PhRvL..70..218M . doi : 10.1103/PhysRevLett.70.218 . PMID 10053732 . {{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  5. ↑ Xu, T., Peterson, IR, Lakshmikantham, MV and Metzger, RM (2001). "Rectification by a Monolayer of Hexadecylquinolinium Tricyanoquinodimethanide between Gold Electrodes". Angew. Chem. Int. Ed . 40 (9): 1749– 1752. doi : 10.1002/1521-3773(20010504)40:9 < 1749::AID-ANIE17490 > 3.0.CO ; 2-O . PMID 11353499 . {{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  6. ↑ ميتزجر، آر إم؛ تشين، بي؛ هوبفنر، يو؛ لاكشميكانثام، إم في؛ غيوم، دي؛ كاواي، تي؛ وو، إكس؛ تاتشيبانا، إتش؛ هيوز، تي في؛ ساكوراي، تي في؛ بالدوين، جي دبليو؛ هوش، سي؛ كافا، إم بي؛ بريمر، إل؛ وأشويل، جي جي (1997). "التقويم الكهربائي أحادي الجزيء في هيكساديسيل كينولينيوم ترايسيانوكينوديميثانيد". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 119 (43): 10455-10466 . Bibcode : 1997JAChS.11910455M . doi : 10.1021/ja971811e .{{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  7. ↑ ميتزجر، آر إم، شو، تي، وبيترسون، آي آر (2001). "التقويم الكهربائي بواسطة طبقة أحادية من هيكساديسيل كينولينيوم تريسيانوكينوديميثانيد مقاسة بين أقطاب ذهبية ماكروسكوبية". مجلة الكيمياء الفيزيائية ب . 105 (30): 7280-7290 . doi : 10.1021/jp011084g .{{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  8. ↑ ميتزجر، آر إم (2006). "المقومات أحادية الجزيء: الوضع الحالي". الكيمياء الفيزيائية . 326 (1): 176-187 . Bibcode : 2006CP....326..176M . doi : 10.1016/j.chemphys.2006.02.026 .
  9. ^ سامودرالا، راماكريشنا (2008)، دكتوراه. أُطرُوحَة. جامعة ميسيسيبي