Молекулярные диоды преодолели «невозможный» предел

Диоды, собранные на основе отдельных молекул, практически сравнялись по основным характеристикам с устройствами на основе кремния. Благодаря этому в ближайшем будущем многие приборы можно будет радикально уменьшить. Статья с результатами опубликована в журнале Nature Nanotechnology.

Диод — это один из основных элементов электрических цепей, который пропускает ток лишь в одном направлении. Как любой реальный прибор, он не может делать это идеально. Отношение токов, движущихся в разные стороны, которое физики называют коэффициентом выпрямления, для доступных на рынке кремниевых устройств находится в диапазоне от 10⁵ до 10⁸. На протяжении последних 20 лет коэффициент выпрямления для диодов молекулярного масштаба не мог преодолеть величину в 10³. Но этого для практического применения недостаточно.

В новой работе коллектив авторов под руководством Кристиана Найхауса из Национального университета Сингапура продемонстрировал способ, благодаря которому можно преодолеть это ограничение, хотя ранее это считалось теоретически невозможным. Им удалось создать макроскопические соединения на основе одного слоя молекулярных диодов. Количество проводящих ток молекул менялось в зависимости от полярности прикладываемого тока смещения. Таким образом удалось увеличить проводимость в одном направлении в тысячу раз, а коэффициент выпрямления получился равным 6,3 * 10⁵.

«Мы превзошли ограничение теории; определенно, теперь у нас есть молекулярный диод, сравнимый по характеристикам с кремниевым, — говорит Энрико дель Барко, соавтор работы из Университета Центральной Флориды. — Это достижение перемещает то, что было чисто научным, в область возможного коммерческого применения». Новая разработка вряд ли полностью вытеснит кремниевые электроды, но найдет применение в областях, где обычные не могут работать.