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解決了基于石墨烯的分子裝置中的Catch22

石墨烯的電導率使其成為許多尋求利用它來創建分子尺度設備的研究人員的目標,現在由華威大學和EMPA聯合領導的一個研究小組已經找到了一個超越令人沮喪的問題22的穩定性和可重復性問題的方法。基于石墨烯的結是機械穩定的或電穩定的,但不是兩者同時存在。

石墨烯和石墨烯類似的分子是有吸引力的選擇,因為在分子器件的電子元件,但直至現在它已被證明非常具有挑戰性的大規模生產,將工作和在室溫下是堅固的分子器件的使用它們。在華威大學,EMPA和蘭開斯特大學以及伯爾尼大學的共同努力研究團隊中,石墨烯基結的電氣和機械穩定性均達到了人類頭發直徑的數百萬倍。他們今天在Nature Nanotechnology期刊上發表了題為“基于石墨烯的穩健分子器件”的論文。

簡單的機械穩定結構如石墨烯類分子易于通過化學合成產生,但是在這種非常小的規模下,當它們置于結中以形成電子器件(例如分子電極界面的變化)時,它們受到一系列限制。研究人員通過在分子水平上分離機械和電子穩定性的要求來克服這些限制。

他們通過構建石墨烯類分子堆疊來形成電子路徑,通過石墨烯類分子P軌道(這些是啞鈴形電子云,其中可以在一定程度上發現電子),從而產生電有效結構。將開辟新的途徑以使用迷人的分子特性,例如在如此小的規模下發生的量子干涉,只要實現足夠機械的穩健結構。為此,研究團隊還在每個分子和氧化硅基質之間建立了鍵。通過使用硅烷化反應將石墨烯類分子堆疊有效地錨定到基板,這使結構具有顯著的機械穩定性。本新聞稿附帶的簡化圖表說明了這一點。

華威大學工程學院的Hatef Sadeghi博士領導了這項工作的理論建模說:

“這種方法使我們能夠設計和生產在大溫度范圍內電子和機械穩定的基于石墨烯的分子器件。這是通過將機械錨定與電子通路分離,通過將分子的共價結合與基質結合而實現的。大的π-共軛頭基。

“這些結可以在幾個器件上重現,并且從20開爾文到室溫運行。我們的方法代表了一種簡單但強大的策略,用于將基于分子的功能集成到穩定和可控的納米電子器件中。”

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