Европейские ученые измерили силу электрического тока между двумя отдельными молекулами структурной модификации углерода C60 (фуллерена). Полученные знания помогут в будущем использовать эти удивительные молекулы в качестве компонент наноэлектронных устройств.

Мир электроники охватила всепоглощающая страсть к миниатюризации. Еще более маленькие персональные электронные устройства (ноутбуки, телефоны и т.п.) появляются ежегодно. Что позволяет сокращать размеры? Безусловно, оптимизация функций, а также уменьшение отдельных блоков и компонент. Но очевидно, что невозможно сокращать размеры бесконечно. Если можно так выразиться, на сегодняшний день технология работает «на грани» минимального размера электрических цепей при существующей элементной базе.

Но на смену микроэлектронике уже готова прийти наноэлектроника: технология, не до конца еще проработанная, но очень перспективная. Благодаря новым исследованиям перед наноэлектроникой открывается возможность оперировать не просто предельно малыми электронными компонентами, а в буквальном смысле отдельными молекулами.

В ноябрьском номере журнала Physical Review Letters группа исследователей из Европы опубликовала данные о своем эксперименте, в ходе которого удалось измерить электрический ток между двумя отдельными молекулами фуллерена, одной из структурных модификаций углерода (С60). Провести столь подробные исследования молекулярной проводимости удалось при помощи точного размещения одной молекулы С60 на кончике заостренного зонда сканирующего туннельного микроскопа (СТМ). Другие молекулы С60 равномерно рассеивались по золотой или медной подложке так, чтобы каждая из них была окружена достаточно большой областью «пустого» металла.

Первым делом, реализовав экспериментальную установку, исследователи измерили проводимость между созданным «сложным» острием и металлической поверхностью. Для этого острие с закрепленным фуллереном располагалось в непосредственной близости от поверхности, после чего проводилось обычное для СТМ сканирование. Это измерение дало специфичный результат, потому что ток нарастал при приближении зонда к поверхности, не давая точной картины того, когда именно молекула фуллерена касается металла (но еще не успевает деформироваться).

Далее проводились измерения в различных молекулярных конфигурациях, сопровождавшиеся теоретическими расчетами. Отдельное внимание было уделено исследованию процессов прохождения тока между двумя молекулами. В этом случае поток электронов «выходил» из острия, проходил через первую молекулу, передавался второй и «уходил» в металлическую подложку. К слову, для двух молекул сила тока была в 100 раз меньше, чем для одной единственной (расположенной между металлическими острием и поверхностью). Исследователи отмечают, что такое поведение, скорее всего, следует списать на плохой контакт между молекулами. Эксперимент показал, что попытки придвинуть молекулы еще ближе друг к другу приводят лишь к «ускользанию» одной из них по металлической подложке. При этом площадь и качество контакта не увеличиваются.

На данный момент измерения проводились при точном позиционировании молекул, но при недостаточном понимании расположения носителей тока. Таким образом, работы будут продолжаться. Понимание процессов, происходящих при переходе заряженных частиц от одной молекулы к другой, в будущем должно значительно упростить конструирование наноэлектронных устройств, отдельными компонентами которых могут стать и молекулы С60.