Samtidigt förvärvade bilder och polariserbarhetskartor över fyra olika molekylfamiljer, inklusive enkelmolekylomkopplare (bottenpaneler), som kan manipuleras och avbildas med hjälp av skanningstunnelmikroskopet (STM).
(PhysOrg.com) - När elektroniken blir mindre och mindre blir behovet av att förstå fenomen i nanoskala större och större. Eftersom material uppvisar andra egenskaper på nanoskala än de gör vid större skalor, nya tekniker krävs för att förstå och utnyttja dessa nya fenomen. Ett team av forskare under ledning av Paul Weiss, UCLA:s Fred Kavli -ordförande i NanoSystems Sciences, har utvecklat ett verktyg för att studera nanoskala interaktioner. Deras enhet är en tunnskanningstunnel och mikrovågsfrekvenssond som kan mäta interaktionerna mellan enskilda molekyler och ytorna till vilka molekylerna är fästa.
"Vår sond kan generera data om det fysiska, kemisk, och elektroniska interaktioner mellan enskilda molekyler och substrat, kontakterna som de är kopplade till. Precis som i halvledarenheter, kontakter är kritiska här, "påpekade Weiss, som leder UCLA:s California NanoSystems Institute och också är en framstående professor i kemi och biokemi och materialvetenskap och teknik.
Laget, som också inkluderar teoretisk kemist Mark Ratner från Northwestern University och syntetisk kemist James Tour från Rice University, publicerade sina fynd i den peer-reviewed journal ACS Nano .
Under de senaste 50 åren har elektronikindustrin har försökt hålla jämna steg med Moores lag, den förutsägelse som gjordes av Gordon E. Moore 1965 att storleken på transistorer i integrerade kretsar skulle halvera ungefär vartannat år. Mönstret för konsekvent minskning av elektronikens storlek närmar sig den punkt där transistorer måste konstrueras i nanoskala för att hålla jämna steg. Dock, forskare har stött på hinder för att skapa enheter på nanoskala på grund av svårigheten att observera fenomen vid sådana små storlekar.
Kopplingarna mellan komponenter är en viktig del av nanoskalaelektronik. När det gäller molekylära enheter, polariserbarhet mäter i vilken utsträckning elektronerna i kontakten interagerar med de i den enda molekylen. Två viktiga aspekter av polariserbarhetsmätningar är förmågan att göra mätningen på en yta med subnanometerupplösning, och förmågan att förstå och kontrollera molekylära omkopplare i både på och av tillstånd.
För att mäta polariserbarheten hos enstaka molekyler utvecklade forskargruppen en sond som kan samtidigt skanna tunnelmikroskopimätningar (STM) och mätningar av mikrovågsskillnadsfrekvens (MDF). Med sondens MDF -kapacitet, laget kunde hitta enstaka molekylomkopplare på substrat, även när omkopplarna var avstängda, en nyckelfunktion som saknas i tidigare tekniker. När laget väl hittat omkopplarna, de kunde använda STM för att ändra tillståndet till på eller av och för att mäta interaktionerna i varje tillstånd mellan de enskilda molekylomkopplarna och substratet.
Den nya informationen från teamets sond fokuserar på vad gränserna för elektronik kommer att vara, snarare än att rikta in enheter för produktion. Också, eftersom sonden kan göra en mängd olika mätningar - inklusive fysiska, kemisk och elektronisk - det kan göra det möjligt för forskare att identifiera submolekylära strukturer i komplexa biomolekyler och sammansättningar.
