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聚合物可能是单分子电子器件的关键

2019-07-01 15:03:53 • 来源：

东京工业大学和筑波大学的科学家证明，聚合物可以在单分子电子器件的制造中发挥关键作用，使我们能够突破纳米电子革命的界限。

我们今天拥有的电子设备最引人注目的一个方面是它们的尺寸和组件的尺寸。推动制造电子元件的极小限制是全世界电子领域研究的主要议题之一，并且有充分的理由。例如，使用纳米电子技术精确操纵难以置信的小电流，不仅可以改善电子设备的电流限制，还可以为它们提供新的功能。

聚合物可能是单分子电子器件的关键

那么，兔子洞在小型化领域走了多远?由东京工业大学(东京工业大学)理学院副教授Tomoaki Nishino领导的研究小组正在探索这方面的深度; 换句话说，他们正在研究单分子器件。“终极小型化有望通过分子电子学实现，其中单个分子被用作功能元素，”Nishino解释说。

然而，正如人们所预料的那样，从单个分子制造电子元件并非易事。由单个分子组成的功能性装置难以制造。此外，涉及它们的连接点(“电接触点”)具有短的寿命，这使得它们的应用变得困难。基于以前的工作，研究小组推断，形成聚合物的长链单体(单分子)比较小的分子产生更好的结果。为了证明这一想法，他们采用了一种称为扫描隧道显微镜(STM)的技术，其中金属尖端以单个原子结束用于测量尖端与目标表面上的一个或多个原子形成结点时发生的极小电流及其波动。通过STM，该团队创建了由尖端和称为聚(乙烯基吡啶)的聚合物或其单体对应物组成的连接点，称为4,4'-三亚甲基二吡啶，其可被视为聚合物的组分之一。通过测量这些结的导电性能，研究人员试图证明聚合物可用于制造单分子器件。

然而，为了进行分析，该团队首先必须设计一种算法，使他们能够从STM测量的当前信号中提取他们感兴趣的数量。简而言之，他们的算法允许他们自动检测和计算从尖端和目标表面随时间测量的电流信号中的小平台; 高原表明在尖端和表面上的单个分子之间产生稳定的导电连接。

使用这种方法，研究团队分析了聚合物及其单体对应物产生的连接点的结果。他们发现聚合物作为电子元件比单体具有更好的性能。Nishino表示，“结构形成的可能性是未来实际应用中最重要的特性之一，对聚合物结来说要高得多。” 此外，发现这些连接点的寿命更长，并且流过聚合物连接点的电流比单体连接点更稳定和可预测(偏差更小)。

研究团队提出的结果揭示了聚合物作为未来电子产品小型化的基石的潜力。它们是推动可实现的物理极限边界的关键吗?希望时间会很快告诉我们。

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