Это тема об очень молодой науке, у которой большое будущее.
Пока я даже затрудняюсь определить, что это такое. В общих чертах речь идёт об исследованиях механических, электронных и магнитных свойств наносистем, основными активными элементами которых являются отдельные молекулы (в отдельных случаях атомы, кластеры, метало-органические комплексы и т.д.), а также приборов на основе таких систем.
В этой теме я буду собирать профессиональную информацию.
Прошу добавлять, обсуждать и не флудить.
У этих пионерских работ есть своя предыстория. Дело в том, что поместить одну молекулу между металлическими контактами совсем непросто. Гораздо проще сделать слоёнку когда одномолекулярный слой наноситься на поверхность и контачится сверху к другому электроду, но это уже несколько другая система.
Для решения проблемы была использована новая технология MCBJ - mechanically controlled break junction, суть которой показана на рисунках (from www.sciencedirect.com/science?_ob=Articl...1b16471bd7bd9f694b4e Agrait et al., Phys. Rep. 377, 81 (2003)). Очень узкая металлическая проволочка (или специально вырезанный нанолитографией канал) находится на поверхности гибкой подложки. Изгибаясь, эта подложка растягивает проволочку и в конце-концов разрывает, образуя очень узкую щель, куда и помещается молекула.
Напомню, что закон Ома для обычных (как правило металлических) проводников гласит, что
1) ток I пропорционален напряжению V;
2) R=V/I называется сопротивлением;
3) Сопротивление пропорционально длине проводника и обратно пропорциональное площади поперечного сечения.
Для молекул всё это не так. Вольт-амперные характеристики как правильно нелинейны, с характерными резонансами при пересечении молекулярных энергетических уровней (см. рисунок). Зависимость от размеров молекул может быть какая угодно. Даже для длинных молекулярных проводов, в том числе ДНК и полимеров, зависимость от длины как правило сложная, для коротких - очень слабая (при баллистическом транспорте проводимость определяется квантовыми эффектами), а для длинных сопротивление может экспоненциально расти с длиной вследствие так называемой локализации электронов.
А эффекты Штарка или Зеемана (для соотв молекул) можно использовать для сдвига уровней, т.е. для изменения картинок вольт-амперных характеристик? Есть какие-то на эту тему эксперименты? Или расчеты?
А если разместить рядом две молекулы, то проводимость просто возрастет в два раза, или взаимодействие между молекулами даст новую картинку?
А если возбудить соотв. уровни лучом Лазаря, мы получим аналог фотоэлемента? Проводимость-то может измениться...
А эффекты Штарка или Зеемана (для соотв молекул) можно использовать для сдвига уровней, т.е. для изменения картинок вольт-амперных характеристик? Есть какие-то на эту тему эксперименты? Или расчеты?
Есть и эксперименты и расчёты. Для Зеемана надо приложить достаточно сильное магнитное поле, так что это не особо актуально. А вот Штарк, то есть сдвиг уровней в электрическом поле, - очень важная вещь, которую практически всегда надо принимать во внимание. При наличии напряжения на контакте молекула, грубо говоря, находится в поле конденсатора и происходит либо сдвиг энергий уровней относительно берегов, либо, если молекула большая, относительный сдвиг локализованных электронных состояний внутри молекулы и изменение спектра, всё это непосредственно отражается на вольт-амперных характеристиках.
А если разместить рядом две молекулы, то проводимость просто возрастет в два раза, или взаимодействие между молекулами даст новую картинку?
Ну если площадь контакта большая и молекулы далеко друг от друга, то просто возрастёт. Хотя если молекулы длинные возможны нюансы с эффектом Ааронова-Бома.
Хочу похвастаться. Сегодня издательство Springer приняло к печати мою книгу по квантовому транспорту в наносистемах.
Я очень доволен. Сейчас буду праздновать.
Хочу похвастаться. Сегодня издательство Springer приняло к печати мою книгу по квантовому транспорту в наносистемах.
Я очень доволен. Сейчас буду праздновать.