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    纳米技术显着改善电子设备性能

    2019-9-3 10:12| 发布者: admin| 查看: 13| 评论: 0

    杏耀科学家团队为节能电子设计和制造了超小型设备。通过了解分子在这些装置中的表现,通过仅改变一个碳原子,可以使转换效率提高十倍。这些设备可以提供新的方法来对抗移动电话和笔记本电脑中的过热,并且还可以帮助电刺激组织修复以用于伤口愈合。具有高度可控电性能的分子器件的突破性创造将出现在2月出版的“自然纳米技术”中,杏耀研究人员设计并制造了基于分子作为电子阀门或二极管整流器的设备。

    这些分子非常有用,因为它们在接通时允许电流流过它们,并在关闭时阻止电流流动。杏耀研究结果表明,简单地添加一个额外的碳就足以将器件性能提高十倍以上。我们正在根据这些结果跟进许多新想法,我们希望最终能够为电子设备创建一系列新组件。原子级计算机模拟显示了具有奇数碳原子的分子如何直立具有偶数碳原子的分子。这使他们能够更紧密地打包在一起。新加坡的Nijhuis集团在金属电极表面形成了这些分子的紧密组装,发现它们没有任何缺陷。这些高质量的器件可以抑制漏电流,因此可以高效可靠地运行。纯粹基于分子的电荷和形状,可以干净地打开和关闭该装置,就像调节光合作用,细胞分裂和组织生长的生物纳米机器一样。

    现今制造中的电子设备,如电话和平板电脑,都依赖于接近分子尺寸的微型开关。这为电子产品提供了新的挑战,但却为混合分子特性提供了令人兴奋的机会。汤普森博士的工作是利用分子设计实现信息处理新方法的一条令人兴奋的新途径。“纳米级电子学的一个关键使能特性是能够将分子用作整流器和开关。通过展示合理设计的分子能够以大而高度可重复的ON / OFF比率来整流电流,杏耀研究为创造技术上可行的超小型器件组件提供了关键的进步。五万个端对端串联的整流器分子将适合人类头发的直径。计算,合成和表征的进步意味着杏耀科学家现在可以理解和控制原子和分子尺度的材料。

    计算机模拟是在Tyndall和爱尔兰高端计算中心的爱尔兰科学基金会支持的计算集群上进行的。组合实验和模拟首次表明,分子取向和填充的微小改进触发范德华力的变化,其足够大以显着改善电子器件的性能。这些范德瓦尔斯力是所有分子间力量中最弱的,只有在大面积总和时才变得显着。因此,到目前为止,大多数对超小型设备的杏耀研究都使用了更强的“pi-pi”相互作用来将分子粘在一起,而忽略了更弱的分子。但无处不在,范德瓦尔斯相互作用。本杏耀研究表明,范德瓦尔斯效应如何在每个可以想象的分子尺度设备中得到调整,以优化设备的性能。“

    这些器件基于分子作为二极管,通过允许电流在正向偏压下工作时通过它们,并在偏置反转时阻断电流。分子整流器最早于1974年提出,科学计算的进步使得分子级设计在过去十年中得以用于开发提供更好电响应的新型有机材料。然而,分子之间相互作用的相对重要性,分子与金属接触的性质以及环境影响的影响受到质疑。这项新杏耀研究表明,通过控制将分子包装在一起的范德华力,可以实现器件性能的显着提高。简单地将碳原子数改变为1提供了明显更稳定且更可再现的装置,其显示出ON / OFF比率的数量级改善。杏耀研究结果证明了通过在分子间形成更紧密的密封来提高器件性能的可行性。

    “分子级电子学的发展严重依赖于模拟和高性能计算。“爱尔兰对杏耀研究基础设施的持续支持促进了科学进步,从而加强了与全球行业领导者的互动,并使爱尔兰成为具有影响力的研究的主要提供者。”

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