단분자 정류기

Unimolecular rectifier
수소는 스캐닝 터널링 현미경(STAM, a)의 끝에 과도한 전압을 가하면 개별 HTPP2 분자에서 제거할 수 있다. 이 제거는 동일한 STM 팁을 사용하여 측정한 TPP 분자의 전류 전압(I-V) 곡선을 다이오드(b의 빨간색 곡선)에서 저항성 곡선(녹색 곡선)으로 변경한다. 이미지(c)는 TPP, HTPP2, TPP 분자의 열을 보여준다. 영상(d)을 스캔하는 동안 흑점(black dot)에서 HTPP에2 과전압이 가해져 (d)의 하단과 리스캔 영상(e)에 나타난 것처럼 수소를 즉시 제거했다.[1]

단분자 정류기는 전류의 정류기(일방향 도체) 역할을 하는 단일 유기 분자다. 이 아이디어는 1974년 IBM의 아리(later arri) 아비람과 뉴욕대학의 마크 래트너가 처음 제안했다.[2] 이들의 출판은 분자전자공학(UE)이라는 새로운 분야에서 처음으로 진지하고 구체적인 이론적 제안이었다.특정 화학성분들의 유기 분자에 대한 중합적 효과를 바탕으로 화학성분들의 도움으로 pn 접합부를 시뮬레이션해 분자 정류기를 만들었다.

그들이 제안한 정류 분자는 그 안의 전기 전도가 전자가 풍부한 서브 유닛 또는 모이티(전자 공여자)에서 전자 빈약한 모이티(전자 수용자)로 선호되도록 설계되었지만 역방향으로 (수개의 전자 볼트로) 선호되지 않는다.


리서치

많은 잠재적 교정 분자들은 Robert Melville Metzger의 그룹인 Charles A에 의해 연구되었다. 패네타, 그리고 1981년부터 1991년 사이에 다니엘 L. 매턴(Mississippi University of Mississippi)은 전도성 테스트를 성공적으로 받지 못했다.

이 제안은 두 논문에서 1990년과 1993년에 존 로이 Sambles(엑세 터 대학, 영국의) 와 Geoffrey조셉 Ashwell(Cranfield 대학 이제는 랭커스터 대학에서, 영국)의 이 단체들의, hexadecylquinolinium tricyanoquinodimethanide의 단층 이종 금속 전극 사이에 끼는 경우에는 4(마그네슘과 백금)[3]을 사용하여 실증되었다해결과 그 후 메츠거(현 앨라배마 대학)와 동료들이 1997년과 2001년 3건의 논문에서 동일 금속(첫 번째 알루미늄, 그 다음 금)을 사용한 사실을 확인했다.[5][6][7]

이 논문들은 Langmuir-Blodgett monolayers (하나의 분자 두께)를 사용하며, 10~10개의1415 분자를 병렬로 측정한다. 1997년과 2006년 사이에 메츠거 그룹에 의해 매우 다른 구조의 유사한 9개의 정류기가 발견되었다.[8] 라마크리슈나 사무드랄라에 의해 Mattern의 연구실에서 PEG(폴리에틸렌 글리콜) 제비꼬리를 가진 페릴렌 기반의 유기 정류기가 합성되었다.[9] 이러한 정류기는 수리를 유연하게 측정할 수 있다.

금에 균일하게 접합된 단일 분자는 터널링 분광법을 스캔하여 연구되었으며, 그 중 일부는 단일 분자로 연구된 단분자 정류기로, 루핑 유(Chicago University of Chicago)와 애쉬웰(영국 랭커스터 대학의 라이터)의 그룹에서 알 수 있다.

목표

UE(분자 척도 전자 장치라고도 함)에서 구동 아이디어는 길이가 1~3nm 사이인 적절하게 설계된 "전기 활성" 분자가 실리콘 기반 장치를 대체하여 회로 구성품 크기를 줄일 수 있고 그에 따라 최대 집적 회로 속도가 증가한다는 것이다. 그러나 2012년 현재 증폭은 실현되지 않았으며 금속 전극과 분자의 화학적 상호작용은 복잡하다.

참조

  1. ^ Zoldan, Vinícius Claudio; Faccio, Ricardo & Pasa, André Avelino (2015). "N and p type character of single molecule diodes". Scientific Reports. 5: 8350. Bibcode:2015NatSR...5E8350Z. doi:10.1038/srep08350. PMC 4322354. PMID 25666850.
  2. ^ Aviram, Arieh; Ratner, Mark A. (1974). "Molecular rectifiers". Chemical Physics Letters. 29 (2): 277. Bibcode:1974CPL....29..277A. doi:10.1016/0009-2614(74)85031-1.
  3. ^ Ashwell, G.J., Sambles, J.R., Martin, A.S., Parker, W.G. and Szablewski, M. (1990). "Rectifying characteristics of Mg (C16H33-Q3CNQ LB film) Pt structures". J. Chem. Soc. Chem. Commun. (19): 1374. doi:10.1039/C39900001374.{{cite journal}}: CS1 maint : 복수이름 : 작성자 목록(링크)
  4. ^ Martin, A.S., Sambles, J.R. and Ashwell, G.J. (1993). "Molecular rectifier". Phys. Rev. Lett. 70 (2): 218–221. Bibcode:1993PhRvL..70..218M. doi:10.1103/PhysRevLett.70.218. PMID 10053732.{{cite journal}}: CS1 maint : 복수이름 : 작성자 목록(링크)
  5. ^ Xu, T., Peterson, I.R., Lakshmikantham, M.V. and Metzger, R.M. (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.{{cite journal}}: CS1 maint : 복수이름 : 작성자 목록(링크)
  6. ^ Metzger, R.M.; Chen, B., Höpfner, U., Lakshmikantham, M.V., Guillaume, D, Kawai, T., Wu, X., Tachibana, H, Hughes, T.V., Sakurai, T.V., Baldwin, J.W., Hosch, C., Cava, M.P., Brehmer, L. and Ashwell, G.J. (1997). "Unimolecular Electrical Rectification in Hexadecylquinolinium Tricyanoquinodimethanide". J. Am. Chem. Soc. 119 (43): 10455–10466. doi:10.1021/ja971811e.{{cite journal}}: CS1 maint : 복수이름 : 작성자 목록(링크)
  7. ^ Metzger, R.M., Xu, T. and Peterson, I.R. (2001). "Electrical Rectification by a Monolayer of Hexadecylquinolinium Tricyanoquinodimethanide Measured between Macroscopic Gold Electrodes". J. Phys. Chem. B. 105 (30): 7280–7290. doi:10.1021/jp011084g.{{cite journal}}: CS1 maint : 복수이름 : 작성자 목록(링크)
  8. ^ Metzger, R.M. (2006). "Unimolecular rectifiers: Present status". Chem. Physics. 326 (1): 176–187. Bibcode:2006CP....326..176M. doi:10.1016/j.chemphys.2006.02.026.
  9. ^ 사모드랄라, 라마크리슈나(2008), 박사 논문. 미시시피 주의 대학교