عمل الباحثون باستخدام صمام ثنائي عضوي باعث للضوء (OLED، صمام ثنائي عضوي باعث للضوء) يتم تشغيله بواسطة دائرة بسيطة وصغيرة الحجم مجهرية متصلة بطبقة من مادة عضوية بسماكة جزيء واحد تقع بين قطب كهربائي موجب و القطب السلبي.
![طبقة واحدة من الجزيئات العضوية تربط القطب الموجب بالقطب السالب في الوصلة الجزيئية للصمام الثنائي العضوي الباعث للضوء [بإذن من: ألكسندر شيستوبالوف/جامعة روتشستر]](https://www.hayadan.org.il/images/content3/2014/05/shestopalov_nanodevice.jpg)
لقد فعل ذلك أستاذ الهندسة الكيميائية ألكسندر شيستوبالوف من جامعة روتشستر، ونجح بذلك في تقدم الإشارة العلمية خطوة أخرى نحو تطوير الدوائر الكهربائية النانوية. يقول الباحث: "حتى الآن، لم يتمكن العلماء من توجيه نقل الشحنة الكهربائية من جزيء إلى آخر بشكل موثوق". "ومع ذلك، هذا هو بالضبط ما كان علينا القيام به عندما كنا نعمل على دوائر إلكترونية يبلغ سمكها جزيءًا أو جزيئين."
عمل الباحثون باستخدام صمام ثنائي عضوي باعث للضوء (OLED، صمام ثنائي عضوي باعث للضوء) يتم تشغيله بواسطة دائرة بسيطة وصغيرة الحجم مجهرية متصلة بطبقة من مادة عضوية بسماكة جزيء واحد تقع بين قطب كهربائي موجب و القطب السلبي. أظهرت الأبحاث المحدثة أنه من الصعب التحكم في التيار الذي يمر عبر مثل هذه الدائرة الصغيرة بين قطبين كهربائيين. وكان الحل، كما أوضح الباحثون في مقال نشر في المجلة العلمية Advanced Material Interfaces، هو إضافة طبقة إضافية خاملة من الجزيئات.
تتكون الطبقة الخاملة (غير النشطة) من سلسلة مستقيمة من الجزيئات العضوية. يوجد في هذه الطبقة جزيئات عطرية (حلقات) تعمل كسلك لتوصيل الإلكترونات. تعمل الطبقة الخاملة في الواقع مثل الغطاء البلاستيكي الموجود في الأسلاك الكهربائية الذي يعزل ويفصل الأسلاك التي تحمل الكهرباء الحية عن محيطها. وبما أن الطبقة السفلية غير قادرة على التفاعل مع الطبقة المجاورة لها، فإن الخصائص الإلكترونية للمصفوفة بأكملها يتم تحديدها فقط من خلال الطبقة العليا.
كما أعطى الترتيب المكون من طبقتين للباحثين القدرة على ضبط درجة التحكم في مرور الشحنات. ومن خلال تغيير المجموعات الوظيفية - تلك الوحدات من الذرات التي تحل محل ذرات الهيدروجين في الجزيء وتحدد التفاعل الكيميائي المميز للجزيء - تمكن الباحثون من التحكم بشكل أكثر دقة في معدل مرور تدفق الإلكترون بين الأقطاب الكهربائية والجزء العلوي. طبقة من الجزيئات العضوية.
في مجال الأجهزة الإلكترونية الجزيئية، تعمل مجموعات وظيفية معينة على تسريع نقل الشحنات، بينما تعمل مجموعات أخرى على تأخير المعدل. وبمساعدة إضافة الطبقة الخاملة، تمكن الباحثون من تقليل التداخل الكيميائي للطبقة العليا، ونتيجة لذلك، تحقيق معدل نقل الشحنة الدقيق والمطلوب من خلال تغيير طبيعة المجموعة الوظيفية.
على سبيل المثال، قد يتطلب الصمام الثنائي الباعث للضوء العضوي معدلًا أسرع لنقل الشحنة من أجل الحفاظ على مستوى محدد من التألق، في حين أن جهاز الحقن الطبي الحيوي قد يتطلب معدلًا أبطأ في الإجراءات الدقيقة أو المتغيرة.
وعلى الرغم من أن الباحثين تمكنوا من التغلب على انتكاسة كبيرة، إلا أنه لا يزال هناك الكثير من العمل قبل أن تصبح الأجهزة الإلكترونية الجزيئية ثنائية الطبقة منتجًا عمليًا. الفشل التالي هو مستوى استقرار الجهاز. يقول الباحث الرئيسي: "النظام الذي طورناه ينهار بسرعة عند درجات الحرارة المرتفعة". "نحن بحاجة إلى تطوير معايير مستقرة لسنوات، وهي مهمة سوف تستمر لفترة طويلة."
