与金属制成的分子结相比,由于石墨烯与功能分子之间的界面耦合较弱以及石墨烯零带隙的优势,石墨烯电极具有更强的电荷转移能力。
作者还在《石墨烯:超导天赋正在爆发,有望应用于分子电子器件!》 “文章中介绍石墨烯有望用于分子电子元件,研究人员强调:
“总的来说,由于石墨烯表面可以结合各种类型的物理分子,因此这项研究可以促进具有新颖功能的基于石墨烯的分子电子元件的开发。”
创新
近期,石墨烯分子电子学研究取得新突破。 来自意大利锡耶纳学院和法国国家化学实验室(NPL)的研究人员组成的国际研究小组开发了一种新方法,可进一步扩展新一代石墨烯分子电子元件的性能。 该研究发表在《科学进展》杂志上。
研究人员在高温下表征了基于石墨的分子电子学,表明分子可以共价连接到机械稳定的石墨烯基体上,使其成为下一代分子电子学的理想候选者。
(图片来源:/德国德累斯顿学院)
这项研究的结果将带来更小、更高性能的组件。 同时,还将带来分子传感、柔性电子、能量转换与存储、内阻标准稳健检测装置等一系列应用。
技术
正如作者上面介绍的,纳米分子电子学旨在通过使用单个分子作为电子元件的结构单元来提高电子元件的功能性。 因此,这将进一步促进元件的大型化和可控性。
然而,目前该领域技术进步的主要障碍之一是:
缺少的是分子和金属之间的稳定连接,使它们能够在仍然提供可重现结果的温度下运行。
正是因为这个障碍,研究人员想到了使用石墨烯。 除了出色的机械稳定性之外,石墨烯还具有优异的导电性和导热性。
来自法国斯特拉斯堡研究所的实验专家团队以及来自美国国家数学实验室(NPL)和西班牙巴斯克科学院(UPV/EHU)的理论专家团队与台湾中央研究院合作开发了这种多层石墨烯基于分子电子元件可以缩小到单分子极限。
这项研究代表了基于石墨烯的分子电子元件开发的重要进展,该元件在分子和石墨烯之间具有可重现的共价键特性(尽管在温度条件下),从而突破了现有造币金属材料的技术限制。
石墨烯基电子元件对特殊分子具有吸附作用,使元件具有特殊功能,主要是通过改变其电阻。 此外,很难将整个装置的特性与单个分子的吸附特性关联起来。 由于这些数字是平均的,因此从石墨烯表面看不到大的变化。
博士和博士学位。 来自德国德累斯顿学院物理系的研究人员,在单个分子连接到石墨或多层石墨烯电极的情况下,使用独特的低噪声实验技术来检测和剖析这种分子间的变化。
由 Ivan 博士(NPL)和博士进行的理论计算指导。 (UPV/EHU),研究表明这些石墨表面变化非常小,位于石墨烯顶部的分子物理接触的特性会影响单分子电子元件。 博士说:
“我们发现,通过仔细设计石墨烯基材料中分子的物理接触,我们可以调整它们的功能。单分子电极表明,实际上可以通过改变每个分子的物理接触的特性来切换电压检测的方向。分子。”
价值
对于这项创新研究的价值,博士。 总结:
“我们相信这项研究代表了分子电子元件实际发展的重要一步,但我们希望通过温度稳定的物理结合,研究领域的方向将发生重大改变。”
这项研究还帮助从事电催化和能量转换研究的研究人员在实验系统中设计石墨烯/分子插座,以提高催化剂或设备的效率。
参考
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【2】.-.,:10.1126/。
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