Молекулярная электроника — дисциплина, изучающая возможность использования отдельных молекул в конструкции электронных схем, сделала еще один, очень важный шаг на пути к практической реализации своих идей. Доктор Роберт Волков (Robert Wolkow) и его коллеги из канадского национального института нанотехнологий и университета провинции Альберта, разработали и проверили новую концепцию молекулярного транзистора. Они продемонстрировали, что одиночный заряженный атом на поверхности кремния может управлять проводимостью близлежащей молекулы.
Миниатюризация электронных устройств, основанных на сегодняшней технологии, приближается к своему теоретическому пределу. Необходима новая концепция, которая смогла бы обойти ограничения существующего транзистора — базового элемента электронных схем. Ученые провели исследование, целью которого была оценка влияния электрического потенциала на проводимость в молекулярном масштабе. В результате удалось реализовать то, что совсем недавно было скрыто за непреодолимым, казалось бы, препятствием — установить контроль над отдельной молекулой.
В ходе работы было продемонстрировано, что отдельный атом на поверхности кремниевого кристалла может быть целенаправленно заряжен, в то время, как окружающие его атомы остаются электрически нейтральными. Молекула, помещенная рядом с заряженным атомом, испытывает его воздействие, что вызывает электрический ток по молекуле от одного полюса к другому. Ток, текущий через молекулу, может быть "включен" и "выключен" изменением состояния заряда смежного атома. Результаты эксперимента многообещающие и, как полагают, являются крупным научным достижением.
Переход на молекулярный уровень открывает потенциал для электронных устройств неслыханной степени миниатюризации и энергетической эффективности. Важным следствием малого энергопотребления является снижение выделяемого тепла. Кроме того, миниатюризация способна радикально повысить скорость работы устройств, ведь в данном случае для переключения логического элемента достаточно изменения состояния всего одной молекулы. Для сравнения — в обычном транзисторе это действие требует работы около миллиона электронов.
Волков, авторитетный специалист в нанотехнологии, отмечает, что, не смотря на то, что результаты представляют собой ключевой шаг на пути к молекулярной электронике, впереди еще очень много труда. В прототипе устройства использован кремний. Таким образом, есть точки соприкосновения существующей технологии и перспективной. Промежуточными могли бы стать гибридные молекулярно-кремниевые устройства, а в перспективе разработанная концепция может стать основой молекулярных электронных устройств. Учитывая их преимущества – высокое быстродействие, компактность и эффективность, исследования определенно стоит продолжать.
Источник: University of Alberta