Cząsteczki na błonach izolacyjnych
Oczekuje się, że obwody logiczne na poziomie jednocząsteczkowym stanowią przyszłość wysokowydajnych urządzeń do przetwarzania informacji. Jednakże urządzenia jednocząsteczkowe nie zostały udoskonalone na tyle, aby można je było wykorzystać, mimo że koncepcja pochodzi sprzed ćwierć wieku. Główną przeszkodą są trudności z dostępnością do pojedynczej molekuły oraz skomplikowane stany elektronowe cząsteczek połączonych z elektrodami. Wraz z postępami mikroskopii i symulacji numerycznych, wytworzenie urządzeń jednocząsteczkowych jest bliższe rzeczywistości niż kiedykolwiek wcześniej. W ramach projektu DECIMOL(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (Decoupled insulator-supported molecules), naukowcy wykorzystali połączenie trzech technik eksperymentalnych. Połączenie tunelowej mikroskopii skaningowej oraz mikroskopii sił dynamicznych ze spektroskopią fotoemisyjną oraz obliczeniami bazującymi na funkcjonalnej teorii gęstości dało wartościowy wgląd w oddziaływania cząsteczka-półprzewodnik. Naukowcy projektu DECIMOL skupili się na cienkich błonach izolacyjnych z fluorku wapnia (CaF2), umieszczonych na półprzewodnikowym substracie krzemowym (111). Układ izolator na metalu już w przeszłości okazał się odpowiedni do urządzeń półprzewodnikowych, gdzie mógł formować bariery zapobiegające tunelowaniu. CaF2 umieszczono na krzemie (111) w warunkach próżni. W zależności od temperatury substratu, można indukować różne fazy. Na układach izolator na metalu naukowcy umieścili porównywalnie obojętne molekuły, takie jak dibezwodnik kwasu peryleno-3,4,9,10-tetrakarboksylowego (PTCDA). Naukowcy zidentyfikowali różne złożenia molekularne cienkich błon CaF2 oraz CaF1, w obrębie których najczęściej pojedyncze cząsteczki występowały na styku warstwy CaF1. Badania struktur orbitalnych PTCDA ujawniły sprzężenie elektronowe między cząsteczkami a przewodzącym substratem w obrębie całej bariery izolującej. Wyniki projektu DECIMOL będą stanowić ważną podstawę do dalszych badań odłączania cząsteczek od substratu półprzewodnikowego. Oprócz badań podstawowych, projektowanie "chemicznego osprzętu" do przetwarzania informacji zależy od powodzenia w sprzęganiu pojedynczych cząsteczek, tak aby pełniły funkcje elektroniczne.
Słowa kluczowe
Półprzewodnik, przetwarzanie informacji, urządzenia jednocząsteczkowe, DECIMOL, izolator na metalu
