I en tidning som kommer att publiceras i det kommande numret av Nano , en grupp forskare från Shenyang Jianzhu University i Kina har gett en översikt över elektroniska enheter med en enda molekyl, inklusive molekylära elektroniska enheter och elektrodtyper. De beskriver också framtida utmaningar för utvecklingen av elektroniska enheter baserade på enstaka molekyler i hopp om att locka fler experter från andra områden att delta i denna forskning.

För närvarande, traditionella elektroniska enheter baserade på halvledarmaterial står inför stora utmaningar, inte bara tekniska och tekniska begränsningar, men också viktiga teoretiska begränsningar. Med den snabba utvecklingen av nanoteknik och djupgående forskning, forskare har gjort framsteg i teorin och praktiken av molekylära elektroniska enheter under de senaste åren

Molekylära elektroniska enheter är enheter som använder molekyler (inklusive biomolekyler) med vissa strukturer och funktioner för att bygga ett ordnat system i molekylskala eller supramolekylär skala. De använder sig av elektronernas kvanteffekt för att fungera, kontrollera beteendet hos enskilda elektroner, och förverkliga funktionerna för informationsdetektering, bearbetning, överföring och lagring, som molekylära dioder, molekylära minnen, molekylära trådar, molekylära fälteffekttransistorer och molekylära omkopplare.

Som ett stabilt kvantsystem med rikliga fotoelektriska egenskaper, molekyler har många elektroniska transportegenskaper som skiljer sig från halvledarenheter. Molekylära elektroniska enheter har följande fördelar:(1) liten molekylvolym, som kan förbättra integrationen och drifthastigheten; (2) val av lämpliga komponenter och strukturer kan i stor utsträckning förändra de elektriska egenskaperna hos molekyler; (3) molekyler är lätta att syntetisera, och den erforderliga strukturen kan formas genom en självmonteringsmetod; och (4) den molekylära skalan är på nanometerskalan och har fördelar i kostnad, effektivitet, och strömförbrukning.

Med traditionella kiselbaserade elektroniska enheter som blir allt mindre, effekterna av kvanteffekter börjar dyka upp. Forskning om molekylär elektronik har gjort betydande genombrott. Forskare ökar sin förståelse för egenskaper som potentiella termoelektriska effekter, nya termiskt inducerade spintransportfenomen och negativt differentiellt motstånd, och tror att mindre, snabbare och "svalare" högteknologiska produkter kommer så småningom att realiseras i framtiden.

Dock, nuvarande forskningsarbete om molekylära enheter är fortfarande teoretiskt, och det finns fortfarande mycket arbete kvar att göra när det gäller tillförlitlighet för tillverkning av enheter, experimentell repeterbarhet, och tillverkningskostnad. Därför, Syftet med denna recension är att locka fler experter, forskare och ingenjörer från områden som kemi, fysik och mikroelektronik att delta i denna forskning så att molekylära elektroniska enheter kan bli verklighet så snart som möjligt.