Ученые из Южной Кореи и США продемонстрировали рабочий прототип одномолекулярного транзистора, управляемого за счет изменения энергии молекулярных орбиталей.

Схема транзистора (иллюстрация авторов работы).

Молекулярные версии полевых транзисторов создавались и раньше, однако доказательств воздействия затворного напряжения на молекулярные орбитали исследователи предоставить не могли. В рассматриваемой работе измерения проводились по методике спектроскопии неупругого туннелирования электронов, позволяющей однозначно установить факт такого воздействия.

При конструировании транзистора использовались золотые электроды в качестве истока и стока; алюминиевый электрод, покрытый тонким слоем оксида алюминия, послужил затвором. Между стоком и истоком ученые расположили золотые нанопровода, которые разрывались под влиянием пропускаемого по ним тока, а молекулы тестируемых веществ — 1,8-октандитиола и 1,4-бензолдитиола — заполняли образовавшийся промежуток, формируя транзистор.

В ходе измерений обе молекулы функционировали как полевые транзисторы, однако по своим характеристикам полученные устройства заметно отличались друг от друга. Этот результат полностью соответствует теории и указывает на то, что особенности структуры молекулярных орбиталей в данном случае играют решающую роль.

Исследователи признают, что технология создания молекулярных транзисторов пока далека от совершенства. Процесс образования разрывов в нанопроводах никак не контролируется, и процент брака очень велик: из 418 устройств заработало лишь 35.

Изображение транзисторов, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа (иллюстрация авторов работы).

Передаточная характеристика транзистора на 1,4-бензолдитиоле — зависимость величины тока стока от затворного напряжения при различных значениях смещения стока (иллюстрация авторов работы).

Полная версия отчета ученых опубликована в журнале Nature.

Подготовлено по материалам Йельского университета.