A Brookhaven Nemzeti Labor, a Bar-Ilan egyetem és a Harvard egyetem kutatói ultravékony, szerves molekulaláncból álló filmet fejlesztettek ki, mely folyékony higany felszínén úszik. Kiderült, hogy a molekulák szabályos szerkezetet követnek.

A 60 évvel ezelőtti, szilíciummal végzett kutatásokhoz - melyek megalapították a félvezető-elektronikai korszakot - hasonlóan, ezek az eredmények segíthetnek a jövőbeli, szerves molekulákkal kiépített, apró áramkörök kifejlesztésében. A molekuláris elektronika egy olyan terület, mely a kutatók és fejlesztők szerint a közeljövőben számos elektronikai alkalmazás alapját képezi majd.

A programban résztvevő kutatók ultravékony, szerves filmeket hoztak létre szilárd és folyékony felszíneken. Leginkább olyan filmek iránt érdeklődnek, melyek néhány nanométernyi - a méter milliárdod része - vastagságukkal még ellenőrizhető tulajdonságokkal rendelkeznek. Amellett, hogy ezek az anyagok igen hasznosak lehetnek a molekuláris-elektronikus fejlesztéseknél, az ultravékony szerves filmek egyre fontosabbá válnak számos jelenlegi technológiai területen, köztük a rugalmas elektronikus kijelzők és a fejlett biotechnológiai anyagok esetében, olyanoknál például, amelyek a sejtmembránok funkcióit imitálják.

A kutatók egy apró tálcát egy rétegnyi folyékony higannyal töltöttek fel, és annak felületére szerves, alkil-tiol molekulák meghatározott mennyiségét helyezték. Azért választották ezt az anyagot, mert mindegyik molekula egyik vége egy kénatomban végződik, mely erős kötést alakít ki a fém felszínekkel - mondja Henning Kraack fizikus. A tiol molekulákat eddig arany felszíneken vizsgálták, ám a kén-arany kötés pontos természetes továbbra is vitatott maradt. A kísérletek egyik célja meghatározni a kötés természetét a két hasonló pár, a kén és a higany között.

Egy másik kutatócsapat lemérte, hogy a röntgensugarak hogyan szóródnak szét a filmen, ha különböző szögekből irányítják rá egy egyedülálló készülékkel, melyet kifejezetten arra fejlesztettek, hogy a röntgensugarakat lefelé irányítva juttassák el a folyékony higanyfelületre. A kutatók több alkalommal is megismételték az eljárást, még több alkil-tiolt adva a filmhez, hogy kiderüljön, a molekulák sűrűségének növelése hogyan fejleszti a film szerkezetét.

A kutatók felfedezték, hogy a három különböző szóródási minta akkor jelent meg, amikor az alkil-tiol sűrűsége megnövekedett a higany felszínén, emellett minden minta különböző molekuláris sorrenddel jelentkezett. A legalacsonyabb sűrűségi fokon a molekulák egyenletesen oszlottak el a higany felületén. Közepes sűrűségnél a molekulák megbillentek és a kénatomok kapcsolatba kerültek a higannyal. Legnagyobb sűrűségnél a molekulák egyenesen felágaskodtak.

A röntgensugár elemzés azt mutatta, hogy az alkil-tiol molekulák szétestek, és különböző irányokba néznek. Ugyanakkor a felágaskodó és elhajló szakaszokban igen rendezettek voltak, egyfajta kristályos mintába rendeződtek annak ellenére, hogy a higanyfolyadék zavaros volt.
Emellett az elhajló fázis szokatlan struktúrát is felfedett: az alkil-tiol lánc szétoszlott és a kénatomok különbözőféleképpen álltak sorba, így a lánc egyfajta mintát alkotott, míg a kénatomok egy másikat.

A röntgensugaras elemzés azt jelezte, hogy két szomszédos lánc kénatomjai kémiailag kapcsolódtak egy alattuk elhelyezkedő higanyatommal. Az elhajló fázisban a kén-higany kötések kristályos sorrendet alkottak. Ezek a kötések az ágaskodó fázisban is fennmaradtak, ám meglepő módon rendezetlennek tűntek.

Ezek a speciális szerkezeti és kémiai részletek igen fontosak a film elektronikus tulajdonságainak megismerésében, ami pedig az új technológiák meghatározásában játszik szerepet. A következő lépés az lesz, hogy a molekuláris rétegeket két vezető felszín közé helyezik szendvicsszerűen és azt tanulmányozzák. Ez az elrendezés ugyanis a molekuláris elektronika alapja.





Forrás: Híradó.hu
http://www.hirado.hu/cikk.php?id=20658