بيت » Molecular Electronics

Molecular Electronics

1974-11-15
  • Ari Aviram
  • Mark Ratner

Molecular electronics explores using individual molecules or nanoscale molecular collections as fundamental electronic components. This approach aims to build circuits at the ultimate limit of miniaturization, far beyond traditional silicon-based technology. Key components include molecular wires, switches, and rectifiers, leveraging quantum mechanical properties like electron tunneling through molecular orbitals for their function.

The concept of molecular electronics, first conceptualized by Ari Aviram and Mark Ratner in 1974, represents a paradigm shift from top-down lithography to bottom-up self-assembly for creating electronic circuits. Their seminal paper proposed a molecular rectifier, a D-σ-A molecule (Donor-sigma bridge-Acceptor), which would allow current to flow preferentially in one direction, analogous to a semiconductor p-n diode. The principle relies on the alignment of molecular energy levels (HOMO and LUMO) under an applied bias voltage. When a voltage is applied, electrons can tunnel from an electrode, through the molecule’s orbitals, to the other electrode. The asymmetry in the D-A structure creates an asymmetric current-voltage (I-V) characteristic, which is the basis of rectification.

Beyond simple rectifiers, researchers have demonstrated molecular wires (e.g., conjugated polymers), switches that can be toggled between ‘on’ and ‘off’ states using light, heat, or electric fields, and even molecular transistors. The primary challenge lies in reliably connecting these tiny molecules to macroscopic electrodes and creating stable, reproducible devices. Techniques like scanning tunneling microscopy (STM) break junctions and mechanically controllable break junctions (MCBJs) are used in laboratory settings to measure the conductance of single molecules. While full-scale molecular computers remain a distant goal, the principles are being applied in areas like molecular sensing, where the electronic properties of a molecule change upon binding to a specific target analyte, and in organic light-emitting diodes (OLEDs), which rely on charge transport through organic molecular films.

The field is highly interdisciplinary, merging quantum chemistry, materials science, and condensed matter physics. It promises not only extreme miniaturization but also novel functionalities derived from the unique quantum properties of individual molecules, potentially leading to devices with lower power consumption and entirely new computational models.

UNESCO Nomenclature: 2205
– Electronics

النوع

Abstract System

Disruption

Foundational

الاستخدام

Emerging Technology

Precursors

  • discovery of the electron
  • development of quantum الميكانيكا
  • synthesis of complex organic molecules
  • invention of the semiconductor diode
  • development of scanning tunneling microscopy (STM)

التطبيقات

  • molecular-scale sensors
  • ultra-high-density data storage
  • organic light-emitting diodes (OLEDs)
  • potential for molecular computing architectures

براءات الاختراع:

NA

Potential Innovations Ideas

!!مستويات !!! العضوية مطلوبة

يجب أن تكون عضوًا !!! مستويات!!! للوصول إلى هذا المحتوى.

انضم الآن

هل أنت عضو بالفعل؟ سجّل الدخول هنا
Related to: molecular electronics, single-molecule, aviram-ratner, molecular rectifier, quantum tunneling, bottom-up fabrication, molecular switch, nanoelectronics

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

متاح للتحديات الجديدة
مهندس ميكانيكي، مدير مشروع أو بحث وتطوير
تطوير المنتج الفعال

متاح لتحدي جديد في غضون مهلة قصيرة.
تواصل معي على LinkedIn
تكامل الإلكترونيات المعدنية والبلاستيكية، التصميم حسب التكلفة، ممارسات التصنيع الجيدة (GMP)، بيئة العمل، الأجهزة والمواد الاستهلاكية متوسطة إلى عالية الحجم، الصناعات الخاضعة للتنظيم، شهادات CE وFDA، التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD)، Solidworks، الحزام الأسود Lean Sigma، شهادة ISO 13485 الطبية

نحن نبحث عن راعي جديد

 

هل شركتك أو مؤسستك متخصصة في التقنية أو العلوم أو الأبحاث؟
> أرسل لنا رسالة <

احصل على جميع المقالات الجديدة
مجاني، لا يوجد بريد عشوائي، ولا يتم توزيع البريد الإلكتروني ولا إعادة بيعه

أو يمكنك الحصول على عضويتك الكاملة -مجانًا- للوصول إلى جميع المحتويات المحظورة >هنا<

Related Invention, Innovation & Technical Principles

Scroll to Top

قد يعجبك أيضاً