جزيء في دائرة

قام علماء معهد وايزمان بربط جزيء عضوي واحد بدائرة كهربائية باستخدام سلسلة من الذرات

يواجه اتجاه التصغير المستمر للأجهزة الإلكترونية صعوبات كبيرة عندما يصل إلى أحجام نانومترية. يعرف العلماء كيفية توصيل الكهرباء من خلال جزيء واحد، وحتى الاستفادة من بنية الجزيء، للتأثير على سلوك التيار الكهربائي الذي يمر عبره (على غرار الطريقة التي تحدد بها بنية جزيء معين يستخدم كدواء دوره). النشاط الكيميائي والطبي). وهكذا، على سبيل المثال، من الممكن إنتاج جزيئات تعمل كمفتاح كهربائي أو كنوع من الصمامات، مما يسمح للتيار بالتدفق في الاتجاه المفضل.

لاستخدام هذه الجزيئات كأجهزة إلكترونية، يريد العلماء توصيلها بأسلاك كهربائية صغيرة. ولكن حتى الآن لم يكن من الممكن تمرير تيار كهربائي عبر الجزيئات الفردية إلا عندما تكون محاصرة بين سلكين موصلين للكهرباء أكبر منها بعدة مرات. اتخذ الدكتور أورين تال وطلاب الأبحاث تامار يلين وران فارديمون وناتاليا كوريتز، من قسم الفيزياء الكيميائية في معهد وايزمان للعلوم، مؤخرًا خطوة مهمة نحو تحسين هذه القدرة. لقد تمكنوا من ربط جزيء عضوي واحد بأصغر سلك كهربائي في الطبيعة: سلسلة من ذرات معدن البلاتين.

قام العلماء بحبس جزيء واحد بين سلكين من البلاتين أكبر بكثير من الجزيء، وبعد ذلك مباشرة زادوا المسافة بين الأسلاك. في هذه المرحلة، يتم "سحب" ذرات البلاتين من الأقطاب الكهربائية واحدة تلو الأخرى، لتكوين سلاسل ذرية متصلة بالجزيء من جهة وبأحد الأسلاك المعدنية من جهة أخرى. تم وصف هذه النتائج مؤخرًا في مقال نشر في المجلة العلمية Nano Letters.

واكتشف الباحثون أن التوصيل الكهربائي للهيكل الجديد لا يتأثر عند تمديد السلسلة الذرية، وهي ميزة مفيدة عندما تريد نقل إشارة كهربائية عبر مسافة، دون أن تنخفض قوتها. وفي التجارب التي أجريت على جزيئات عضوية مختلفة، تم اكتشاف أن القدرة على ربط جزيء عضوي واحد بمساعدة سلسلة من ذرات البلاتين لا تقتصر على بنية جزيئية واحدة، ومن الممكن استخدام هذه الطريقة في العمل مع جزيئات مختلفة .

أصبح فهم خصائص البنية الجديدة وطبيعة الرابطة الكيميائية بين سلسلة الذرات والجزيء ممكنًا بفضل استخدام النماذج الحسابية التي طورها أعضاء المجموعات البحثية للبروفيسور ليئور كرونيك من قسم المواد والكيمياء. السطوح في معهد وايزمان للعلوم، والبروفيسور فرديناند إيبرز من معهد كارلسروه للتكنولوجيا في ألمانيا.

يتيح استخدام البنية الجديدة الآن للعلماء دراسة خصائص التوصيل الكهربائي لجزيء واحد عندما يكون متصلاً بسلك كهربائي ذي أبعاد مماثلة. ويقول العلماء إن استخدام الخصائص الإلكترونية الخاصة لمنطقة الاتصال بين هياكل نانومترية من عائلات مختلفة (أي الجزيئات العضوية وسلاسل الذرات المعدنية)، قد يكون أداة جديدة للتحكم في التيار الكهربائي على المستوى الذري.