한국어
저널에 보고됨 화학이번 연구는 사다리형 분자가 광범위한 전도성 수준과 다양한 분자 상태에 걸쳐 강력하고 가역적인 분자 스위치 역할을 한다는 것을 보여줍니다.
'우리의 연구는 기능성 분자 전자 장치의 개발을 향한 중요한 진전을 제공합니다.'라고 일리노이 대학 어바나-샴페인 캠퍼스의 재료 과학 및 공학 제임스 경제 교수이자 화학 및 생체 분자 공학 교수인 Charles Schroeder는 말합니다. .
분자의 화학적, 기계적 안정성을 강화하기 위해 연구팀은 줄사다리를 금속이나 나무와 같은 보다 안정적인 것으로 전환하는 것과 같이 분자 백본을 고정하여 분자가 회전하는 것을 방지하는 화학 합성의 새로운 전략을 사용했습니다.
'매일 켜고 끄는 전등 스위치를 상상해 보십시오. 그러나 실제 스위치를 뒤집는 대신 화학적 또는 전기화학적 자극을 추가하여 물질의 전기 신호를 켜고 끄는 것입니다.'라고 수석 저자이자 전 대학원생은 말합니다. 지알링(캐롤라인) 리. 벌크 무기 물질과 비교하여 유기 단일 분자는 전선 및 트랜지스터와 같은 기본 전기 부품으로 만들어질 수 있으며 전기 회로 축소라는 궁극적인 목표를 달성하는 데 도움이 될 것입니다.
단일 분자 전자 장치는 일반적으로 금속 전극에 연결된 두 개의 터미널 그룹에 고정되는 단일 분자 브리지와의 접합으로 구성됩니다. 이러한 장치는 pH, 광학장, 전기장, 자기장, 기계적 힘 및 전기화학적 제어와 같은 일련의 자극을 사용하여 켜고 끌 수 있는 브리지의 자극 반응 요소를 사용하여 프로그래밍 가능하게 만들 수 있습니다.
분자 규모 스위치는 단일 분자 전자공학 연구에서 매우 인기 있는 주제였습니다'라고 Li는 설명합니다. '그러나 분자 규모에서 다중 상태 스위치를 실현하는 것은 전도성이 있고 여러 가지 다른 분자 전하 상태를 갖는 재료가 필요하고 재료가 매우 안정적이어서 여러 번 켜고 끌 수 있기 때문에 어렵습니다. 주기.\
Li는 다른 많은 유기 물질을 탐구했지만 이러한 물질의 단점은 주변 조건에서 안정적이지 않고 산소에 노출되면 쉽게 분해될 수 있다는 것입니다. 오랫동안 이상적인 재료를 검색한 후 Li는 우연히 텍사스 A&M 대학의 연구 그룹(이 프로젝트의 공동 작업자)의 재료를 발견하고 즉시 자신의 목적에 이상적인 재료임을 확인하여 금을 쳤습니다.
분자의 백본을 잠가서 구조를 수정하면 가수분해, 물과의 반응으로 인한 화학적 분해 및 기타 분해 반응이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 회전하거나 형태를 변경할 수 없기 때문에 물질의 특성을 더 쉽게 파악할 수 있습니다. 이 단단한 동일 평면 형태는 분자의 전자 특성을 향상시켜 물질을 통한 전자의 흐름을 더 쉽게 만듭니다. 사다리형 구조는 외부 자극이 가해질 때 안정적인 분자 전하 상태를 허용하여 전도도 수준이 크게 달라지므로 다중 상태 전환이 가능해집니다.
이 물질은 단일 분자 전자 장치에 사용되는 데 필요한 거의 모든 요구 사항을 충족합니다. 주변 조건에서 안정적이고 여러 번 켜고 끌 수 있으며 전도성이 있고(금속만큼 전도성은 아니지만) 접근 가능한 다양한 분자 상태를 갖습니다. 활용됩니다.
'연구원들은 일반적으로 실리콘과 같은 무기 물질을 사용하는 반도체 칩에 최대한 많은 트랜지스터를 장착하기 위해 트랜지스터의 크기를 최소화하기 위해 노력해 왔습니다'라고 Li는 말했습니다. '이를 수행하는 또 다른 방법은 단일 분자 물질과 같은 유기 물질을 사용하여 전자를 전도하고 무기 물질을 대체하는 것입니다.' 이 연구에 사용된 사다리형 구조는 단일 분자 물질의 기능성 물질로 사용될 가능성을 보여줍니다. 분자 트랜지스터.
현재로서는 단일 분자 전자 장치에 분자의 한 단위만 사용되지만 더 긴 분자 와이어를 만들기 위해 많은 반복 단위를 포함하도록 길이를 연장할 수 있습니다. 연구팀은 이 물질이 더 먼 거리에서도 여전히 높은 전도성을 가질 것이라고 믿고 있습니다.
