|
№2551, 29.11.2013
|
|
|
|
Молекулярный переключатель для электроники В октябрьском номере журнала «Nature Communications», с импакт-фактором 10 была опубликована статья «Молекулярные переключатели на основе производных бензола на металлических поверхностях». Среди четырех ее авторов – доцент кафедры физики полупроводников ФФ ТГУ Сергей Филимонов. Со своими германскими коллегами Сергей Николаевич познакомился в 2011 году на конференции в Институте Фрица Габера в Берлине. Тогда же возникла идея объединить усилия в научных исследованиях, фактически дополняющих друг друга. В Берлине разрабатывались методы расчета электронной структуры разнообразных материалов, в том числе молекул на поверхностях металлов. А на кафедре физики полупроводников, где работает Сергей Филимонов, моделировали поведение атомов и молекул на поверхностях – как они движутся, как образуют разные структуры.
– Мы всегда занимались твердотельной полупроводниковой электроникой, то есть неорганическими материалами, такими как, например, кремний или германий. Но поскольку возможности традиционных полупроводников постепенно себя исчерпывают, во всем мире активно ведется поиск новых материалов. И одно из актуальных направлений – органическая электроника. Поэтому мы начали исследования и в этой области.
В 2012 году Сергей Николаевич проходил трехмесячную стажировку в Институте Фрица Габера. Ее целью было освоить новый метод расчета электронной структуры материалов, разработанный немецкими учеными. Этот метод позволяет точно предсказывать характер взаимодействия органической молекулы с поверхностью металла – форму молекулы, энергию связи и другие важные характеристики.
– Некоторые молекулы могут находиться на поверхности в двух различных состояниях, – говорит Сергей Филимонов. – В одном из этих состояний молекула образует химическую связь с металлом, а в другом удерживается на поверхности силами Ван-дер-Ваальса. Принято считать, что в первом состоянии молекула сильно связана с поверхностью, а во втором – слабо. Мы же в своей работе показали, что существуют молекулы – в данном случае производные бензола – различные состояния которых обладают почти одинаковой энергией, а отличаются лишь способом связи с поверхностью кристалла. В каждом из таких состояний молекула может находиться достаточно долго и переходить из одного в другое лишь в результате внешнего воздействия. Приписывая одному состоянию значение 0, а другому 1, получаем простейший молекулярный переключатель. Если научиться управлять состоянием таких молекул, из них можно делать элементы памяти. То, что в обычных полупроводниковых приборах требует достаточно объемных структур, здесь удалось бы реализовать на уровне отдельной молекулы. Это позволит сделать электронные устройства меньше по размеру, легче, дешевле и энергоэффективнее.
Сейчас в Исследовательском центре Юлих (Германия) готовится серия экспериментов с отобранными молекулами, которые должны подтвердить выводы теоретиков. Наталья Шарапова |
|