• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Unika brussignaturer från enskilda molekyler som interagerar med kolnanorörsbaserade elektroniska enheter

    Figur. Slumpmässigt telegrafbrus från en enda molekyl adsorberad på SWNT. Kredit:Osaka University

    Brus är lågfrekventa slumpmässiga fluktuationer som förekommer i många system, inklusive elektronik, miljöer, och organismer. Brus kan skymma signaler, så det tas ofta bort från elektronik och radiosändningar. Ursprunget till buller i nanoskalaelektronik är för närvarande av stort intresse, och anordningar som arbetar med buller har föreslagits. Material med ett högt yta-till-volymförhållande är attraktiva för att studera bruset som produceras av elektronik i nanoskala eftersom de är mycket känsliga för förändringar av deras ytor. Ett representativt material av denna typ är kolnanorör, som är rullade ark i grafenens sexkantiga nätverk, som bara är en kolatom tjock.

    Ett japanskt samarbete ledd av Osaka University har undersökt förmågan hos enskilda molekyler att påverka bruset som genereras av kolnanorörsbaserade elektroniska enheter i nanoskala. Teamet tillverkade enkla enheter som består av ett kolnanorör som överbryggar två elektroder. Enheterna exponerades för olika stora molekyler, vilket gör att en del binder till kolnanorörets yta. Man fann att olika molekyler gav unika brussignaler relaterade till molekylernas egenskaper. Styrkan i interaktionen mellan kolnanorören och molekylerna kunde förutsägas från de erhållna brussignalerna.

    "Signalen som genereras av kolnanorörsanordningen förändrades efter adsorptionen av specifika enstaka molekyler, " säger första författaren Agung Setiadi. "Detta beror på att den adsorberade molekylen genererade ett fälltillstånd i kolnanoröret, som ändrade dess ledningsförmåga."

    Vad detta betyder är att de kolnanorörsbaserade enheterna var så känsliga att forskarna kunde upptäcka unika signaturer från enstaka molekyler. Möjligheten att karakterisera enskilda molekyler med hjälp av mycket känslig nanoelektronik är en spännande utsikt inom sensorer, speciellt för neuro- och biosensortillämpningar.

    "Användning av brussignaler för att identifiera molekylär aktivitet ((interaktion) eller (aktiv orbital)) är attraktiv för att utveckla avancerade avkänningsanordningar, " förklarar motsvarande författare Megumi Akai-Kasaya. "Vi visade att brus kan utnyttjas för att förbättra signaldetekteringsförmågan hos en enhet." Resultaten av denna framgångsrika demonstration kommer att publiceras inom en snar framtid i en uppföljande artikel.

    Signaldetekteringskänsligheten kan ökas genom kontrollerbar brusgenerering. Dessa kolnanorörsbaserade enheter illustrerar att det är möjligt att detektera enstaka molekyler genom deras unika brussignaturer i enhetens strömsignaler. Förbättrad kunskap om brusets ursprung på molekylär nivå bör leda till utvecklingen av elektronik som använder brus för att förbättra sin prestanda snarare än att försämra den.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com