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आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स

1974-11-15
  • Ari Aviram
  • Mark Ratner
प्रयोगशाला में आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स घटक, जिनमें आणविक तार और स्विच शामिल हैं।

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स मौलिक इलेक्ट्रॉनिक घटकों के रूप में व्यक्तिगत अणुओं या नैनोस्केल आणविक संग्रहों के उपयोग का अन्वेषण करता है। इस दृष्टिकोण का उद्देश्य पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित प्रौद्योगिकी से कहीं आगे, लघुकरण की चरम सीमा तक परिपथों का निर्माण करना है। प्रमुख घटकों में आणविक तार, स्विच और रेक्टिफायर शामिल हैं, जो अपने कार्य के लिए आणविक कक्षीयों के माध्यम से इलेक्ट्रॉन टनलिंग जैसे क्वांटम यांत्रिक गुणों का लाभ उठाते हैं।

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.

साधारण रेक्टिफायर से परे, शोधकर्ताओं ने आणविक तारों (जैसे, संयुग्मित पॉलिमर), प्रकाश, ऊष्मा या विद्युत क्षेत्रों का उपयोग करके 'चालू' और 'बंद' अवस्थाओं के बीच स्विच करने योग्य उपकरणों, और यहां तक ​​कि आणविक ट्रांजिस्टरों का भी प्रदर्शन किया है। प्राथमिक चुनौती इन छोटे अणुओं को स्थूल इलेक्ट्रोड से मज़बूती से जोड़ना और स्थिर, पुनरुत्पादनीय उपकरण बनाना है। स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोपी (एसटीएम) ब्रेक जंक्शन और यांत्रिक रूप से नियंत्रणीय ब्रेक जंक्शन (एमसीबीजे) जैसी तकनीकों का उपयोग प्रयोगशाला में एकल अणुओं की चालकता को मापने के लिए किया जाता है। हालांकि पूर्ण पैमाने पर आणविक कंप्यूटर अभी भी एक दूर का लक्ष्य हैं, इन सिद्धांतों को आणविक संवेदन जैसे क्षेत्रों में लागू किया जा रहा है, जहां एक अणु के इलेक्ट्रॉनिक गुण एक विशिष्ट लक्ष्य विश्लेषक से जुड़ने पर बदलते हैं, और कार्बनिक प्रकाश उत्सर्जक डायोड (ओएलईडी) में, जो कार्बनिक आणविक फिल्मों के माध्यम से आवेश परिवहन पर निर्भर करते हैं।

यह क्षेत्र अत्यधिक अंतःविषयक है, जिसमें क्वांटम रसायन विज्ञान, पदार्थ विज्ञान और अन्य विषय शामिल हैं। 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
– इलेक्ट्रॉनिक्स

Type

सार प्रणाली

व्यवधान

मूलभूत

उपयोग

उभरती प्रौद्योगिकी

शगुन

  • इलेक्ट्रॉन की खोज
  • क्वांटम यांत्रिकी का विकास
  • जटिल कार्बनिक अणुओं का संश्लेषण
  • सेमीकंडक्टर डायोड का आविष्कार
  • स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोपी (एसटीएम) का विकास

आवेदन

  • आणविक-स्तरीय सेंसर
  • अति-उच्च घनत्व डेटा भंडारण
  • ऑर्गेनिक लाइट-एमिटिंग डायोड (ओएलईडी)
  • आणविक कंप्यूटिंग आर्किटेक्चर की क्षमता

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • जीवित प्राणियों में गणना के लिए जैव-संगत लॉजिक गेट
  • self-assembling neural networks for pattern recognition
  • वास्तविक समय में स्वास्थ्य निगरानी के लिए वस्त्रों में एकीकृत आणविक सेंसर
  • catalytic surfaces with embedded electronic feedback loops
  • उन्नत फोटोवोल्टिक्स के लिए क्वांटम डॉट-अणु संकर प्रणालियाँ
  • प्रोग्राम करने योग्य पदार्थ जहां आणविक स्विच पदार्थ के गुणों को बदल देते हैं
  • आणविक संरचनात्मक परिवर्तनों पर आधारित अति-निम्न विद्युत क्षमता वाली मेमोरी
  • नैनोस्केल रोबोटिक्स के लिए रासायनिक रूप से संचालित आणविक मोटर
Related to: molecular electronics, single-molecule, aviram-ratner, molecular rectifier, quantum tunneling, bottom-up fabrication, molecular switch, nanoelectronics.

ऐतिहासिक संदर्भ

आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स

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

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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