Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » الإلكترونيات الجزيئية

الإلكترونيات الجزيئية

1974-11-15
  • Ari Aviram
  • Mark Ratner
مكونات الإلكترونيات الجزيئية في بيئة المختبر، بما في ذلك الأسلاك والمفاتيح الجزيئية.

(صورة تم إنشاؤها للتوضيح فقط)

يستكشف مجال الإلكترونيات الجزيئية استخدام جزيئات فردية أو مجموعات جزيئية نانوية كمكونات إلكترونية أساسية. يهدف هذا النهج إلى بناء دوائر كهربائية بأقصى درجات التصغير، متجاوزًا بذلك تقنيات السيليكون التقليدية. تشمل المكونات الرئيسية الأسلاك الجزيئية، والمفاتيح، والمقومات، مستفيدةً من خصائص ميكانيكا الكم، مثل نفق الإلكترونات عبر المدارات الجزيئية، في وظائفها.

يمثل مفهوم الإلكترونيات الجزيئية، الذي وضعه لأول مرة آري أفيرام ومارك راتنر في عام 1974، نقلة نوعية من الطباعة الحجرية من أعلى إلى أسفل إلى التجميع الذاتي من أسفل إلى أعلى لإنشاء دوائر إلكترونية. وقد اقترحت ورقتهم البحثية الأساسية مقومًا جزيئيًا، وهو جزيء D-σ-A (جسر مانح-سيغما-مستقبل)، والذي من شأنه أن يسمح للتيار بالتدفق بشكل تفضيلي في اتجاه واحد، على غرار الصمام الثنائي شبه الموصل p-n. ويعتمد هذا المبدأ على محاذاة مستويات الطاقة الجزيئية (HOMO وLUMO) تحت جهد تحيزي مطبق. عندما يتم تطبيق جهد كهربائي، يمكن للإلكترونات أن تنفق من قطب كهربائي عبر مدارات الجزيء إلى القطب الآخر. ويؤدي عدم التماثل في بنية D-A إلى خاصية الجهد-التيار (I-V) غير المتماثل، وهو أساس التصحيح.

وبالإضافة إلى المقومات البسيطة، أظهر الباحثون أسلاكًا جزيئية (مثل البوليمرات المترافقة)، ومفاتيح يمكن تبديلها بين حالتي "التشغيل" و"الإيقاف" باستخدام الضوء أو الحرارة أو المجالات الكهربائية، وحتى الترانزستورات الجزيئية. ويكمن التحدي الأساسي في توصيل هذه الجزيئات الصغيرة بشكل موثوق بالأقطاب الكهربائية العيانية وإنشاء أجهزة مستقرة وقابلة للتكرار. تُستخدم تقنيات مثل تقاطعات كسر المجهر النفقي بالمسح الضوئي (STM) وتقاطعات الكسر القابلة للتحكم الميكانيكي (MCBJs) في البيئات المختبرية لقياس توصيل الجزيئات المفردة. وعلى الرغم من أن الحواسيب الجزيئية كاملة النطاق لا تزال هدفًا بعيد المنال، إلا أن المبادئ يتم تطبيقها في مجالات مثل الاستشعار الجزيئي، حيث تتغير الخصائص الإلكترونية للجزيء عند الارتباط بمحلل مستهدف محدد، وفي الصمامات الثنائية العضوية الباعثة للضوء (OLEDs)، والتي تعتمد على نقل الشحنة عبر الأغشية الجزيئية العضوية.

هذا المجال متعدد التخصصات، إذ يجمع بين كيمياء الكم وعلوم المواد وفيزياء المادة المكثفة. ويبشر هذا المجال ليس فقط بتصغيرٍ هائل، بل أيضاً بوظائف جديدة مستمدة من الخصائص الكمومية الفريدة للجزيئات الفردية، مما قد يؤدي إلى أجهزة ذات استهلاك أقل للطاقة ونماذج حاسوبية جديدة كلياً.

UNESCO Nomenclature: 2205
- الإلكترونيات

يكتب

النظام التجريدي

الاضطراب

التأسيسية

الاستخدام

التكنولوجيا الناشئة

السلائف

  • اكتشاف الإلكترون
  • تطوير ميكانيكا الكم
  • تركيب الجزيئات العضوية المعقدة
  • اختراع الصمام الثنائي شبه الموصل
  • تطوير المجهر النفقي المسحي (STM)

التطبيقات

  • أجهزة استشعار على المستوى الجزيئي
  • تخزين البيانات عالية الكثافة
  • الثنائيات العضوية الباعثة للضوء (OLEDs)
  • الإمكانات المتاحة للهندسة المعمارية للحوسبة الجزيئية

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارات محتملة

بسبب عمليات جمع البيانات من خلال برامج الروبوت، والتي تتجاوز حاليًا 40 ألفًا يوميًا، فإن هذا المحتوى مخصص لأعضاء المجتمع فقط.
> تسجيل الدخول < أو > سجل < (مجاني 100٪) للوصول إلى هذا، وكذلك جميع المحتويات والأدوات الأخرى المقيدة.

مرتبط بما يلي: الإلكترونيات الجزيئية، الجزيء الأحادي الجزيء، أفيرام-راتنر، المقوم الجزيئي، النفق الكمي، التصنيع من أسفل إلى أعلى، المفتاح الجزيئي، الإلكترونيات النانوية.

السياق التاريخي

الإلكترونيات الجزيئية

1965
1970
1970
1974-11-15
1980
1980
1980
1964
1968
1970
1970
1975
1980
1980
1980

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

الاختراع والابتكار والمبادئ التقنية ذات الصلة

الصور بالحجم الكامل والتنزيلات متاحة فقط 100% مجاناً للأعضاء المسجلين.