|
Molekulyar nanostrukturalar
So'nggi paytlarda organik materiallar nanotexnologiyaga texnologik jarayonning ajralmas ishtirokchilari sifatida ham (masalan, nanolitografiyada) va mustaqil ob'ektlar va qurilmalar sifatida - molekulyar elektronikada intensiv ravishda jalb qilindi.
Organik dunyoning xilma-xilligi yaxshi ma'lum (taxminan 2 million sintezlangan birikmalar va bu raqam doimiy ravishda o'sib bormoqda) - "yarim noorganik" komplekslardan (uglerod klasterlari, organometalllar) biologik ob'ektlargacha (DNK, gemlar). Nanotexnologiya va molekulyar elektronika uchun materiallar nuqtai nazaridan shartli ravishda uchta asosiy sinfni ajratish mumkin: polimerlar, molekulyar birikmalar, o'z-o'zidan yig'ilgan tizimlar va yagona molekulalar: ikkinchisi, shuningdek, "aqlli" yoki "funktsional" molekulalar deb ataladi.
Birinchi sinf eng uzoq vaqt davomida o'rganilgan va umumiy ishlar to'plamiga ko'ra, ehtimol, eng intensiv. Bundan tashqari, turli xil poli- va oligomerlarning dielektrik, optik va lyuminestsent xususiyatlari allaqachon texnologiya va elektronikada keng qo'llaniladi, ular bozor va iqtisodiy samaraga eng yaqin.
Ikkinchi sinf- nanometr o'lchamdagi molekulyar ansambllar - nisbatan yaqinda o'rganilmoqda. Bularga, masalan, porfirinlar (jumladan, xlorofill) va eritmalardan olingan boshqa amfifil molekulalar asosidagi agregatlar kiradi. Supramolekulyar (ya'ni supramolekulyar, ierarxik) tashkil etish murakkab va qiziqarli bo'lib, uni o'rganish va (foto-) elektr xossalari bilan bog'lanishi biologik va tabiiy jarayonlarni (hujayra tashilishi, fotosintez) yoritadi. Bunday tizimlarning tashqi ta'sirlarga (yorug'lik, atmosfera, tebranish) nisbatan sezgirligi, eng muhimi, o'ziga xos selektivligi aniqlandi, bu ularni turli xil sensorlarda, shu jumladan aralash elektron-ionli o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan sensorlarda qo'llash imkonini beradi. Nano o'lchamdagi molekulyar novdalar va simlar, shu jumladan noorganik materiallar (masalan, ikkita metall elektrod) orasidagi interfeys sifatida tekshirilmoqda. Klassik asboblar bazasi bilan integratsiya vaqt o'tishi bilan sodir bo'ladi deb taxmin qilinadi.
Umuman olganda, asosan van der Waals yoki vodorod aloqalari asosida qurilgan tizimlar ikki darajadagi erkinlikka ega qattiq jism dizayni nuqtai nazaridan juda istiqbolli ob'ektni ifodalaydi: modifikatsiya qilinishi mumkin bo'lgan (sintez paytida o'zgartirilishi) va javobgar bo'lgan molekulyar struktura, masalan, yorug'likni yutish yoki chiqarish uchun; kristall (plenka, epitaksial qatlam) o'sishi jarayonida o'zgarishi mumkin bo'lgan va fazaviy hodisalar, zaryad tashuvchilarni tashish, magnit xususiyatlar uchun javob beradigan molekulalararo tuzilish. Misol tariqasida: mis ftalosiyanin va periferik florlangan mis ftalosiyanin strukturaviy jihatdan izomorf, ammo ular mos ravishda - va - tipidagi yarim o'tkazgichlardir. Hozirgi vaqtda vakuumli qatlamlarga asoslangan to'liq organik rektifikatsiya qiluvchi birikmalar jadal o'rganilmoqda. Shu bilan birga, ftalosiyanin plyonkalarini kuchli qabul qiluvchi (masalan, yod) bilan doping qilish faza tuzilishini kvazi bir o'lchovli metall o'tkazuvchanligini olishgacha o'zgartiradi.
Muhim guruh, shuningdek, organik molekulalar yoki turli tuzilmalarning zanjirlariga asoslangan o'z-o'zidan yig'ilgan monoqatlamlardan (SAM "s) iborat bo'lib, ular litografiyada istiqbolli uzatuvchi materiallarni o'rganish va molekula kon'yugatsiyasi konturi bo'ylab elektr transportini o'rganish uchun ishlatiladi.
Nanotexnologiyada organik materiallardan foydalanishning uchinchi sinfi yoki usuli eng yosh hisoblanadi. G'arb tanlovlari buni paydo bo'lgan yoki futuristik texnologiyalar deb ataydi. Agar suyuq kristall displeylar, CD-R texnologiyalari, fotokonvertorlar, sensorlar va organik materiallarga asoslangan boshqa qurilmalar yaxshi ma'lum bo'lsa va asta-sekin (sekin bo'lsa ham - allaqachon keng qo'yilgan va ilgari surilgan "kremniy" va GaAs ustuvorligining tushunarli tormozlanishi tufayli) bozorga kelib, keyin real ishlab chiqarishda bitta molekulyar qurilmalar (qurilmalar) mavjud emas. Bundan tashqari, agar klassik organik qattiq moddalarning (molekulyar kristallar) makroskopik xususiyatlari qoniqarli nazariy tavsifga ega bo'lsa, u holda bir molekulyar qurilmalarda kutilayotgan jarayonlar juda kam aniq ko'rinadi. Eng soddalashtirilgan yondashuv: biz yaxshi tashkil etilgan kvant tizimi bo'lgan ma'lum bir molekulani olamiz, u uchun elektrodlar qilamiz va masalan, diodni olamiz. Ko'plab yangi savollar darhol paydo bo'ladi. Xususan, metall/molekulyar yarimo'tkazgich interfeysi hatto makrodarajada ham aniqlanmagan.
Va shunga qaramay, ushbu sinfda haqiqatan ham "nano o'lchovli" effektlar kutilmoqda. Molekulyar nanomachinlar va nanomotorlar (rotorlar), dinamik molekulyar kalitlar, energiya tashuvchilar, tanib olish qurilmalari va axborotni saqlash uchun mo‘ljallangan. Ayrim molekulalarda tashuvchining in'ektsiyasi va tunnel oqimini o'rganish uchun prob mikroskopiya usullari takomillashtirilmoqda.
Biroq, organiklarning asosiy afzalliklari (agar eng muhimi bo'lmasa) orasida arzonligi va mavjudligini unutmaslik kerak. Yangi birikmalarning murakkab sintezi ularni yuqori toza noorganik moddalarga qaraganda deyarli qimmatroq qiladi, shuning uchun keng tarqalgan va o'rganilgan (ko'p yoki kamroq) yuqori barqarorlik va integratsiyalashuv qobiliyatiga ega (shart emas) birikmalarni tadqiq qilish va modifikatsiyalash (optimallashtirish). ishlab chiqilgan texnologik jarayonlar eng katta amaliy istiqbolga ega. Eng mashhurlari ftalosiyaninlar, fullerenlar, politiofenlar va poliarenlardir.
Do'stlaringiz bilan baham: |
