Электростатика

метод Ленгмюра — Блоджетт
.
Суть метода сводится к использованию нерастворимых поверх-
ностно-активных веществ. Эти вещества формируют из двух 
фрагментов. Один фрагмент представляет собой гидрофильное 
вещество, имеющее сродство к воде, и хорошо в ней раство-
ряющееся. Второй компонент - гидрофобный. Он не растворя-
ется в воде и не позволяет молекуле поверхностно-активного 
вещества погрузиться в воду. Формирующиеся на поверхности 
воды однородные мономолекулярные пленки могут быть пере-
несены на твердые структуры подложки с различными типами 
слоев. 
7.1.1. Динамические неоднородности 
 
Передача информации в молекулярной электронике осу-
ществляется ансамблями электронов или солитонов. 
В масштабах микромира под 
солитоном
понимают 
структурное возмущение, способное перемещаться в одном или 
двух направлениях подобно частице. Перенос солитона связан с 
возмущением, которое меняет положение молекулярных, так 
называемых -орбиталей между атомами углерода. В центре 
солитона существует движущаясямежфазная или междолинная 
граница между эквивалентными фазами
 А
и
 В
(рис. 7.3, 
а
). Про-
хождение солитона через сопряженную систему приводит к пе-

---

256 
реходу между фазами
А
и
В
и к обмену одинарных и двойных 
связей. 
Солитоны могут быть интерпретированы как топологиче-
ские узлы валентной -электронной системы. 
Вследствие врожденности основного состояния электро-
проводящих полимеров солитоны могут свободно перемещать-
ся вдоль цепи сопряжений подобно волне плотности 
-
электронов (рис. 7.3). Скорость перемещения солитонов близка 
к скорости звука. 
Рис. 7.3. Генерация и распространение солитона
в полиацетиленовой цепи (
а, б
); интерпретация
в виде волны возмущения (
в
) 
Солитон обладает свойствами квазичастицы, имеет опре-
деленную энергию, форму, момент импульса. На молекулярном 
уровне также наблюдается реверсирование солитонов. Разли-
чают два режима отражения солитонов. Две трансполиацетиле-
новые цепочки сопрягаются с трициклическим пентоином. Со-
литон проходит, отражаясь от пентоина словно от стенки (рис. 
7.4, 
а
). Другой вариант предусматривает использование гидри-
рованного каротена в качестве реверсивной среды (рис. 7.4, 
б
). 

---

257 
В этом случае солитон обходит молекулу по часовой стрелке. 
Движение валентных -электронов происходит по пронумеро-
ванному порядку. Движение электрона со стрелкой под номе-
ром 10 может произойти только после того, как завершится 
движение со стрелкой 1. Солитон проходит по одной цепочке 
дважды. 
Рис. 7.4. Процесс реверсирования солитонов 
Наряду с солитонами в молекулярной системотехнике ис-
пользуются процессы переноса электронов по цепочкам раз-
личных циклических молекул, даже разделенных зазором до 1 
нм. Электроны туннелируют по молекулам, переходя в сосед-
ние молекулы за время порядка 10
-10
– 10
-12
с. Основным эффек-
том при этом является быстрое резонансное и одновременно 
однонаправленное туннелированне за счет того, что уровень 
для лишнего электрона в каждой последующей молекуле на (0,1 
- 0,2) эВ ниже, чем в предыдущей. Эффект быстрого резонанс-
ного туннелирования проявлялся в континуальных молекуляр-
ных средах, у которых молекулы в цепочке подобраны так, что 
энергия электрона, поляризовавшего одну молекулу, равна 
энергии электронного уровня другой, не поляризованной моле-
кулы. Другими словами, цепочка молекул должна строиться 

---

258 
так, чтобы энергии уровней для лишнего электрона снижались 
на 0,1 - 0,2 эВ. 
В ленгмюровских пленках с помощью света можно возбу-
дить экситоны, представляющие собой мигрирующее электрон-
ное возбуждение, не связанное с переносом электрического за-
ряда и массы. 
В качестве динамической неоднородности можно исполь-
зовать один электрон. Это позволяет достичь энергетического 
предела, минимизировать энергию на одну информационную 
операцию. Если между отдельными молекулами создать раз-
ность потенциалов
 V, 
а энергетический барьер по полю состав-
ляет 
Е
пр
=
 Е
ср
, то в обратном направлении этот барьер будет оп-
ределяться величиной 
Е
обр
 = Е
ср
 + eV
, 
(7.1)
 
где 
е
- заряд электрона. Барьер одновременно будет пре-
пятствовать движению электрона в обратном направлении. Од-
нако использование только одного электрона накладывают зна-
чительные ограничения на