Одним из необходимых шагов к реализации молекулярной электроники является исследование электрических свойств контактов металл-молекула. Американские ученые показали, что для мономолекулярного слоя, находящегося между двумя металлическими проводами, молекулы ведут себя либо как “молекулярные провода” либо как “молекулярные диоды” в зависимости от состояния двух концов молекулы.

Рис.1. Схема эксперимента (SAM - self-assembled monolayer - монослой OPE, выращенный между двумя золотыми проволочками).

В последнее время все большее внимание привлекает исследование свойств органических соединений, в частности, в связи с перспективой развития молекулярной электроники активно исследуются органические молекулы, способные служить молекулярными проводами, переключателями, элементами памяти и т.п. Для практического использования , очевидно, также необходимо исследовать свойства контактов металл-молекула. Ученые из лаборатории ВМС США в Вашингтоне исследовали электронный транспорт через мономолекулярный слой, соединяющий две золотые проволочки микронного диаметра [1].

Мономолекулярный слой был выращен двумя пересекающимися золотыми проволочками (cхема эксперимента показана на рис.1), в качестве исследуемого соединения был выбран органический проводник OPE (oligo(phenylene-ethynylene)), активно исследуемый как перспективное для использования в качестве “элементной базы” молекулярных компьютеров соединение. Ученых интересовало влияние симметрии контакта на электронный транспорт в такой системе, поэтому эксперименты были выполнены в двух вариантах контакта: в одном случае оба конца молекулы “крепились” к золоту одинаково (Au-S), в другом - по-разному (с одной стороны Au-S, с другой - Au-C), схематичеcки ситуация показана на рис.2. Полученные вольт-амперные характеристики продемонстрировали существенное различие между двумя этими вариантами: в случае симметричного контакта система проявляла себя как молекулярный проводник, а вот в случае асимметричногоо контакта она работала как “молекулярный диод”. Теоретические расчеты в простейшей модели, когда каждый формируется один атомом металла и соответствующим концом молекулы, дали достаточно хорошее согласие с экспериментом.

Рис.2. Схематическое изображение двух вариантов контакта металла и молекулы OPE: вверху - симметричный, внизу - асимметричный

Таким образом, было показано, что на основе одного и того же молекулярного соединения можно формировать различные элементы (“провода”, “диоды”). В данных экспериментах использовались золотые проволочки, однако расчеты показывают, что наибольшей проводимости можно достигнуть, если использовать не золото, а палладий. Помимо вариации материала металлических проводов представляет также интерес исследование контактов, в которых используют провода-электроды не из одного, а из разных металлов; в настоящее время подобные исследования уже ведутся.

1. J.G.Kushmerick, D.B.Holt, J.C.Yang et al. Phys.Rev.Lett., v.89, 086802 (2002).

Е.Онищенко.