iPon Hírek

Töltéseloszlás egyetlen molekula szintjén

Dátum | 2012. 02. 27.
Szerző | Jools
Csoport | IT VILÁG

Az IBM kutatói az elsők, akiknek képileg sikerült megjeleníteni egyetlen molekula töltéseloszlását, ami létfontosságú lépés az áramkörök nanoméretre való kicsinyítése felé. Az eredményekről részletesen beszámoló tanulmány a Nature Nanotechnology oldalain jelent meg.

Az IBM azért kutatja a mesterséges felületekre helyezett molekulaszerkezeteket, hogy a jövőben ezek alkalmazhatók kapcsolókként vagy tranzisztorokként, mondta el Fabian Mohn kutató. A tudósok fejlett mikroszkópiai eljárások segítségével jelenítették meg, ahogy a töltésszerkezet újra eloszlik és átrendeződik, amikor új kémiai kötések alakulnak ki atomok és molekulák között.

Az eljárás során egyetlen naftalocianin-molekula töltéseloszlását jelenítették meg atomerő-mikroszkópia segítségével. A Kelvin-szondának (KPFM) nevezett speciális atomerő-mikroszkóp a töltés jelenlétében gerjedő elektromos mezőt mértékét érzékeli, így alkot képet a molekula töltéseloszlásáról. Az ehhez szükséges precizitás érdekében változtatásokat eszközöltek a szonda érzékelő hegyében, többek közt egy szénmonoxid molekula hozzáadásával.


„A technológia alkalmazásával újabb információkhoz juthatunk a nanoskálán lejátszódó fizikai folyamatokról. Molekuláris szinten vizsgálhatjuk a töltéseloszlás változásának folyamatát az egyes kémiai kötések kialakulása során. Erre pedig nagy szükség van, amennyiben atomi és molekuláris méretekben megvalósuló készülékeket tervezünk létrehozni” ‒ mondta Mohn.

Michael Crommie, a Berkeley fizika professzora a kutatás eredményeinek hírére elmondta, hogy ez nagyon fontos lépés annak megértésében, hogyan használhatók a molekuláris struktúrák kapcsolók, diódák vagy tranzisztorok gyanánt. „Sokan úgy vélik, hogy érdekes lenne az elektronikus készülékeket molekuláris építőelemekből összeállítani” ‒ mondta Crommie. „Az egyik probléma ezzel, hogy ki kell találni, hogyan helyezzük el a molekulákat egy adott felületen, hogy azt csinálják, amit mi akarunk. Sokan dolgoznak ennek megoldásán.”

Az IBM mostani kutatásának eredménye gyakorlatilag egy vizsgálati módszer, amely a kisméretű struktúrák jobb megértését teszi lehetővé. A molekulák speciális formába rendeződött, kémiai kötésekkel összekötött atomokból állnak, és a környezet függvényében változik a viselkedésük. A kötéseket elektronok hozzák létre, és ezeknek köszönheti a kész molekula lényeges tulajdonságait, folytatta Crommie.


Az IBM új módszere atomi szintű változtatásokat tesz lehetővé a kutatók számára, például egy grafénból felépülő készülék esetében. Töltést lehet hozzáadni vagy elvenni, és láthatóvá válik, hogyan változik az egyes molekulák viselkedése grafén jelenlétében, mondta el a kutató.

Az IBM is foglalkozik grafénkutatással, a tavalyi év során egy olyan grafén tranzisztort mutattak be, amely másodpercenként 155 milliárd ciklus végrehajtására képes, így 50 százalékkal gyorsabb, mint a cég korábbi kísérleti tranzisztorai.

Továbbra is kérdéses, hogy a molekulák mennyire lehetnek alkalmas építőkövei a félvezetőknek. A mostani eredményeket felhasználva is még évekig tartó kutatás és kísérletezés szükségeltetik ahhoz, hogy megállapítható legyen, hogy megoldható-e a molekuláris struktúrák ésszerű működtetése szintetikus környezetben, mondta Crommie.

Az IBM kutatóinak következő lépése a technológia továbbfejlesztése lesz, és a nanoméretű készülékek összeállítását is megkezdik a segítségével. Persze ‒ ahogy Mohn is elmondta ‒ a jövő eredményeitől függ, hogy végül milyen irányt vesz a kutatás. „Ugyanaz a helyzet, mint a kvantumszámítógépek esetében. Az ötlet alapvetően jónak tűnik, de a megvalósítástól még nagyon messze vagyunk.”

Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!