تغطية شاملة

ديود جزيء واحد

نجح الباحثون في تطوير الصمام الثنائي الأفضل أداءً بناءً على جزيء واحد. يعد تطوير صمام ثنائي وظيفي يعتمد على جزيء واحد تحديًا كبيرًا في صناعة الإلكترونيات.

رسم توضيحي تخطيطي لوصلة جزيئية تعمل كصمام ثنائي تم إنشاؤه باستخدام مناطق غير متماثلة من قطب كهربائي يسمح للتيار بالتحرك في اتجاه واحد فقط. [بإذن من مختبر بيركلي وجامعة كولومبيا]
رسم توضيحي تخطيطي لوصلة جزيئية تعمل كصمام ثنائي تم إنشاؤه باستخدام مناطق غير متماثلة من قطب كهربائي يسمح للتيار بالتحرك في اتجاه واحد فقط. [بإذن من مختبر بيركلي وجامعة كولومبيا]
 
[ترجمة د.نحماني موشيه]

حقق فريق من الباحثين من مختبر بيركلي وجامعة كولومبيا إنجازًا هامًا في مجال المكونات الإلكترونية الجزيئية في تطوير الصمام الثنائي الأفضل أداءً استنادًا إلى جزيء واحد. استخدم الفريق مزيجًا من الأقطاب الكهربائية الذهبية والمحلول الأيوني لإنشاء صمام ثنائي أحادي الجزيء يكون أداؤه الإلكتروني أفضل من الثنائيات الموجودة بمعامل 50.

"بفضل استخدام جزيء واحد متماثل، ومحلول أيوني واثنين من الأقطاب الكهربائية الذهبية مع مساحات سطحية مكشوفة بأحجام مختلفة، تمكنا من إنشاء صمام ثنائي مع نسبة تصحيح (نسبة التيار الأمامي مقابل التيار العكسي عند جهد ثابت) ما يزيد على 200 وحدة، وهو معدل يعد رقما قياسيا للأجهزة التي تعتمد على جزيء واحد"، يقول جيف نيتون، الباحث في قسم الفيزياء في الجامعة. يقول الباحث: "إن عدم التماثل الضروري لأداء الصمام الثنائي ينشأ من الأسطح المكشوفة المختلفة للأقطاب الكهربائية ومن المحلول الأيوني". "يؤدي هذا الإعداد إلى الحصول على بيئات كهروستاتيكية مختلفة حول القطبين، وهي بيئات تؤدي إلى تحسين الأداء."

وفي ظل شعار "أصغر وأسرع" في صناعة الإلكترونيات، فإن الأجهزة التي تعتمد على جزيء واحد تمثل الحد الأعلى لتصغير المكونات الإلكترونية. في عام 1974، افترض رواد المجال مارك راتنر وأريه أفيرام أن الجزيء غير المتماثل قد يكون بمثابة مقوم فعال، والذي يوصل تيارًا أحادي الاتجاه. منذ ذلك الحين، أصبح تطوير الأجهزة الإلكترونية المعتمدة على جزيء وظيفي واحد يمثل تحديًا كبيرًا في مجال الثنائيات - أحد المكونات الإلكترونية الأكثر شيوعًا في العالم - وهو التطور الذي يتصدر قائمة الأهداف العلمية.

يتكون الصمام الثنائي النموذجي من وصلة p-n من السيليكون تربط زوجًا من الأقطاب الكهربائية (الأنود والكاثود) التي تعمل بمثابة "صمام" للتيار الكهربائي، حيث تقوم بتوجيه التيار ونقله في اتجاه واحد. يقدم عدم تناسق الوصلة p-n للإلكترونات بيئة نقل ذات علامة تجارية، أي - إيقاف/تشغيل. وسبق للعلماء أن نجحوا في تطوير ثنائيات تعتمد على جزيء واحد، أو من خلال التخليق الكيميائي لجزيئات خاصة غير متماثلة تكون بدائل للوصلة pn؛ أو من خلال استخدام جزيئات متناظرة مع معادن مختلفة مثل القطبين الكهربائيين. وفي الوقت نفسه، حققت الوصلات غير المتماثلة الناتجة نسب محاذاة منخفضة وأداء ضعيف. تمكن الباحثون من جامعة كولومبيا من حل هاتين المشكلتين.

يوضح الباحث الرئيسي: "يتم التحكم في حركة الإلكترون على المستوى الجزيئي من خلال ظاهرة النفق الكمي". "تعتمد كفاءة عملية النفق على مستويات الطاقة المنفصلة للجزيء داخل الطيف المستمر للقطب الكهربائي. في إطار مقوم التيار الجزيئي، تخضع مصفوفة هذه المستويات إلى "التخصيب" عندما يكون الجهد موجبًا، مما يؤدي إلى زيادة في النفق، وتضعف المصفوفة نفسها عندما يكون الجهد سالبًا. كجزء من بحثنا، قمنا بتطوير طريقة للحساب الدقيق لمجموعة مستويات الطاقة واحتمال النفق لوصلات جزيء واحد. أتاحت لنا هذه الطريقة فهم السلوك الكمي للصمام الثنائي." تمكن الباحثون من إنتاج مقوم تيار عالي الأداء من الوصلات المكونة من جزيئات متناظرة مع الرنين الجزيئي في مجموعة مثالية تقريبًا فيما يتعلق بمستويات طاقة الإلكترونات المتدفقة في أقطاب الذهب. تم "كسر" التماثل بسبب التباين الكبير في حجم سطح كل من الأقطاب الكهربائية المعرضة للمحلول الأيوني. وبفضل هذا عدم التماثل، فإن الجهد الإيجابي يزيد التيار بشكل كبير. "بالإضافة إلى كسر التماثل، فإن الطبقات المزدوجة الناتجة عن المحلول الأيوني تؤدي أيضًا إلى اختلافات في استقطاب القطبين، وهو الاستقطاب الذي يؤثر أيضًا على الرنين الجزيئي الكلي. عندما استخدم الباحثون محلولاً غير أيوني، لم يتم الحصول على محاذاة التيار. ويعتقد الباحثون أن طريقتهم يمكن تطبيقها في مجالات أخرى أيضًا.

ملخص المقال
أخبار الدراسة

الدكتور. موشيه نحماني

الدكتور. موشيه نحماني

مراسل الكيمياء وتكنولوجيا النانو
لجميع مقالات المؤلف

تعليقات 49

  2. وربما المشككون..
    ستستمرين في لعناتك وسأستمر في أسئلتي المخيفة..
    سأطرح مرة أخرى، ولكن فقط أسئلة خاصة بهذا المقال:
    1. هل تكنولوجيا إنشاء ذاكرة فلاش مثيرة للاهتمام بالنسبة لك؟
    2. هل حاولت التعرف عليها؟ إذا كان الأمر كذلك، كيف؟
    3. إذا لم يكن الأمر كذلك، لماذا تعتقد أن هذه التكنولوجيا غامضة؟
    وأخيرا سؤال جديد:
    ما المانع في أسئلتي؟

  5. ربما..
    هل هذا كل ما تبقى لديك؟ اللعنات؟
    طفولية بعض الشيء، أليس كذلك؟
    سأستمر في انتظار ردك حتى على أحد الأسئلة المطروحة هنا.
    نأمل، في النهاية سيكون لديك ما يكفي من الشجاعة لذلك..

  8. ربما..
    هل تعتقد أن كل من يقتنع أنك تقول الحقيقة يتوقف عن الحديث معك، والوحيد الذي يستمر في الحديث معك هم "المفترون"؟
    لماذا تعتبر الأسئلة بمثابة إهانات؟
    لماذا لا تحاول الإجابة عليهم بأدب بدلاً من ذلك؟
    ربما ستقنع بعض المشاركين هنا أنك تقول الحقيقة..

  10. ربما…
    أجبني وإلا سيعرف الجميع أنك كاذب. الحقيقة... معظمهم يعرفون ذلك بالفعل... ولهذا السبب لا يتحدثون إليك. والسبب الذي يجعلك لا تفهم ذلك هو أنك أحمق.

  11. إيتان، منافس، معجزات

    انظر، من بين كل الافتراءات التي كانت لدي هنا
    أنتم الوحيدون المتبقيون…

    السبب: البقية قد فهموا بالفعل أن ما أكتبه صحيح...

    من المحتمل أنك غبي وسيستغرق الأمر بعض الوقت لتفهمه..

  13. غبي .. علقة .. مسكين ..
    ربما..
    هل من الممكن أن كل الأسئلة المخيفة التي تطرح عليك هنا بدأت تفقدك سلامك؟
    على الرغم من الترفيه الرائع الذي يوفره لك الوهم المذعور، ربما يجب عليك قضاء عطلة نهاية الأسبوع بعيدًا عن الشبكة.
    لا يزال من الممكن رؤية الشهب خارج المدينة، ننصحك بتجربتها.

  15. معجزات أنت على حق

    ليس لدي أي فكرة عن كيفية صنع الصابون وليس لدي أي فكرة عن كيفية صنع مسحوق الغسيل، كل من سألته لم يكن يعرف أيضًا. الآن أصبح من الواضح تمامًا أن هذه تكنولوجيا غريبة جاءت إلى هنا من الفضاء الخارجي، ولا يوجد احتمال آخر بأن البشر لم يكونوا لينجحوا في تطوير مثل هذا الشيء بأنفسهم.

    مذهل، مجد للكائنات الفضائية التي أوصلتنا إلى هذا الحد 🙂

  18. انه ممكن..
    أنت تمزح، أليس كذلك؟ كما أن تكنولوجيا إنتاج الوقود للسيارات غير معروفة للعامة، وهناك عدة شركات تنتج الوقود. وينطبق هذا أيضًا على الصابون والجبن الأصفر ومسحوق الغسيل وأقلام الرصاص....

    منطقك مذهل: "أنا غبي وجاهل، لذلك لا بد أنه كان هناك كائنات فضائية هنا".

    ليس من قبيل الصدفة أن والدي طردك وأكاذيبك من هذا الموقع.

  20. يجب أن يكون من الممتع جدًا للعلماء الذين طوروا هذه التقنيات أن هناك أشخاصًا يعتقدون أنهم طوروا تكنولوجيا غريبة، أي خارقة للطبيعة.

    ؟؟؟؟

  21. ولكن من الممكن ..
    أنت لا تستجيب. أنت لم تستجب ولو لواحدة من أمنياتي.
    أحاول أن أبقي المحادثة مهذبة.
    على سبيل المثال، لم أتصل بك غبيًا بعد.
    أنا فقط أذكر عددًا من الحقائق المحيرة حول مواقفك ومعتقداتك وأطرح الأسئلة التي أود الحصول على إجابة عنها.
    لماذا تعتبرون هذا تشهيراً من قبل قزم غبي؟

  23. من الممكن تمامًا أنني لا أستحق.
    سيكون هناك من سيقول إن حديثي معك يشبه إعطاء عقبة لرجل أعمى.
    لكن هذا ممكن.. فماذا عن كل هؤلاء القراء الذين يستحقون إجاباتك؟
    ألا يستحقون أن يعرفوا..؟

  29. منافس

    تسأل بسخرية
    لكني سأجيبك بكل جدية.

    أولاً، أتابع عن كثب لجمع كل المعلومات الممكنة حول هذا الموضوع.

    ولسوء الحظ، تبذل السلطات المختصة في الوقت الحاضر كل الجهود لإخفاء المعلومات حول هذا الموضوع.
    ما يساعد كثيرًا على تغطية المسارات هو حقيقة أن الغرباء أنفسهم يريدون التغطية...

    وفيما يتعلق بالمعلومات التكنولوجية،
    ليس لدي أدنى شك في أنه خلال القرون القليلة الماضية على وجه الخصوص،
    تم نقل المعلومات لتطوير تقنيات جديدة.

    ومن المعروف أن براءات الاختراع في الماضي "تم اكتشافها" في نفس الوقت وفي عدة أماكن بعيدة عن بعضها البعض،
    على الارض..

    في رأيي، نحن نتأثر بعدة مجموعات من الغرباء،
    والتي تعمل بشكل مستقل ولا تعتمد على بعضها البعض.

    أي من التقنيات أعطيت لنا من قبل من؟
    أترك الأمر للخيال فقط..

  30. ربما..
    أنا لم "أفتري" عليك، بل ذكرت حقيقة.
    أنت تدعي أنك لا تعرف التكنولوجيا. ومن ثم لم تكلف نفسك عناء محاولة التعرف عليها.
    أولئك الذين يريدون التعلم، يبدأون بالإجراء البسيط الذي سيقوم به الشخص الذي يمكنه القراءة والكتابة ولديه اتصال بالإنترنت: التحقق من الإدخال في ويكيبيديا.
    يوفر الإدخال المعرفة الأساسية للمهتمين. يمكن الحصول على معرفة إضافية من مصادر أخرى.
    وسأضيف عدة أسئلة إلى قائمة الأسئلة التي تخشى الإجابة عليها:
    1. هل تكنولوجيا إنشاء ذاكرة فلاش مثيرة للاهتمام بالنسبة لك؟
    2. هل حاولت التعرف عليها؟ إذا كان الأمر كذلك، كيف؟
    3. إذا لم يكن الأمر كذلك، لماذا تعتقد أن هذه التكنولوجيا غامضة؟

  32. إيثان

    لقد تم إضافتك إلى قائمة الكتاب هنا الذين لا يعرفون سوى التشهير...

    إذا كنت لا تعرف فاصمت (فليكن الأصم حكيما...).

    لا أحتاج إلى درجاتك فيما أعرفه وما لا أعرفه.

    أتمنى ألا أضطر في المرة القادمة إلى الرد عليك بنبرة أكثر قسوة..

  33. ربما…،

    هل تعتقد أن هذه التكنولوجيا جاءت إلينا نتيجة لزيارة كائنات فضائية إلى الأرض؟

    ما رأيك في احتمالات أن يكون هذا داخليًا؟

    سأكون ممتنا لإجابتك الصادقة.

  34. ربما..
    أنت لا تعرف التكنولوجيا المذكورة أعلاه لأنك لا تهتم بالتعرف على التكنولوجيا.
    حتى الحد الأدنى من الجهد المبذول لقراءة إدخال ويكيبيديا يبدو أبعد من قدرتك.
    يبدو أن ما تريده هو أن يقرأ لك شخص المادة باللغة الإنجليزية، ويترجمها إلى العبرية ويبسطها لك في بضع جمل جذابة.
    وإذا لم يكن هذا كافيًا، فأنت تعتقد أنه إذا كنت لا تعرف شيئًا ما، فإن "الجمهور" لا يعرفه.

  35. ارييل

    أشعر أن لديك مشكلة في فهم المقروء..

    وتعريف "الغامض" هو أنه غير ظاهر... (من كلمة "مخفي").

    إذا كان هو وربما تدعي أيضًا أنه لا يوجد أي لغز في التكنولوجيا
    من ذاكرة الفلاش، لذا من فضلكم، نرحب بكم لمعرفة ذلك
    هذه التكنولوجيا، بما أنك تعرفها بالطبع...

    منذ أن قلت هنا في وقت سابق، فمن الواضح أن هذه التكنولوجيا معروفة لعدد كبير من الشركات المصنعة
    لكنها غير معروفة للعامة..

    لا أعرفها…

  36. ومن الممكن، إذا ادعى نسيم أن هذه التكنولوجيا ليست غامضة، فما هي الألغاز التي يجب كشفها؟ إذا كنت مصرًا جدًا، فهناك شيء رائع يسمى جوجل حيث يمكنك كتابة أسئلتك والحصول على إجابات أم أنه غامض بالنسبة لك؟

  39. صدفة

    أولئك الذين "أحرقوا" ذكرياتهم على EPROM أخرق
    في مجلد صغير، ومعرفة الصعوبات التي ينطوي عليها،

    هو وحده القادر على تقدير هذا الإنجاز المذهل
    بالنسبة لموضوع الذكريات الخاطفة..

  40. المعجزات

    ولم يزعم أحد أن هذا شيء مبتكر ...
    كانت الذكريات الأولى صغيرة.

    ما جعل هذه الظاهرة مثيرة للإعجاب والطفرة،
    قدرة هذه الذكريات على استبدال الأقراص الصلبة
    سواء من حيث الحجم أو السرعة.

    وقد وصلت الأسعار اليوم إلى مستوى لن تجده في المستقبل،
    لن يحتوي أي جهاز إلكتروني، حتى الأصغر منه، على هذه الذكريات.

    إنها حقاً ثورة لا يزال الجمهور لا يفهم نطاقها وعواقبها...

  42. ربما…،

    لم أكن غاضبًا على الإطلاق، كنت ببساطة أذكر حقيقة أعتقد أن جميع المعلقين هنا متفقون عليها، فرسائلك مليئة بالشك أو المنطق غير المتناسب فيما يتعلق بكل ما يقال للعامة، وبالتأكيد في المجال العلمي. بالنسبة لك، إذا لم ترَ التجربة بأم عينيك، فمن المؤكد أنها كذبة أو تقنية جاءت إلى الأرض من كائنات فضائية هبطت هنا.

    هيا، إنه مجرد أمر مثير للسخرية. لا أستطيع أن أخبركم ما هي التكنولوجيا المستخدمة لإنتاج بطاقات الذاكرة المحمولة لأنني لست على دراية بهذا المجال، ولكن ليس لدي أي سبب لافتراض أن بعض التكنولوجيا الفضائية مخفية عن الجمهور. أنا متأكد من أنه يمكنك العثور على جميع الإجابات عبر الإنترنت على المواقع التي تتعامل مع هذا الأمر.

  45. ربما…،

    لماذا تسمي نفسك "ربما"؟ أن تطلق على نفسك لقب "رجل المؤامرات" فهو أكثر ملاءمة لك.

    وربما تعتقد أيضًا أن الأرض مسطحة ولكن العلماء يخفون ذلك عنا.

  46. صدفة

    الحقيقة هي أن عدد الشركات المصنعة لبطاقات الفلاش يتزايد يومًا بعد يوم
    يثبت أن هذه تقنية تم نشرها مسبقًا في العديد من...

  47. منافس

    انت على حق تماما.
    ولكن من الممكن جدًا أن تكون بعض الابتكارات المنشورة
    يتم تنفيذها بالفعل على أرض الواقع، دون الإعلان عنها ...

    لم أتحقق من التكنولوجيا الرائعة المستخدمة
    لإنتاج مكونات ذاكرة فلاش وذاكرة القرص على المفتاح.

    في أوائل الستينيات، أنتجت شركة IBM ذاكرة بسعة 4000 بايت (4 كيلو بايت).
    في صندوق 1×1 متر مربع...

  48. ييجال إنها ليست جميلة، العلماء يعملون بجد عليها.

    من الصعب بالفعل متابعة الحقيقة، فأنا أقرأ منذ 10 سنوات على الأقل عن الترانزستورات والمكونات الإلكترونية الأخرى التي تم تصنيعها في ظروف معملية على مستوى الجزيئات وحتى الذرة الواحدة... إلى أين يمكنك أن تذهب؟ جسيمات دون الذرية؟

    ؟؟؟؟

ترك الرد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها *

يستخدم هذا الموقع Akismat لمنع الرسائل غير المرغوب فيها. انقر هنا لمعرفة كيفية معالجة بيانات الرد الخاصة بك.

شعار موقع العلوم
חיפוש