Vědci odhalili molekulární 'sadu nástrojů' pro elektroniku budoucnosti: Od chytrého oblečení po kvantové počítače

Týmy vědců z univerzit v Birminghamu, Warwicku a Vídni představily průlomovou „sadu nástrojů“ pro vývoj elektroniky nové generace.

Týmy vědců z univerzit v Birminghamu, Warwicku a Vídni představily průlomovou „sadu nástrojů“ pro vývoj elektroniky nové generace. Tato inovace by mohla umožnit konstrukci elektronických komponent z molekulárních „nanopásků“ s atomovou přesností, což otevírá dveře široké škále budoucích aplikací.

Nový přístup využívá chemii donor-akceptor (D–A) k vytváření nanopásků přímo na kovovém povrchu. To umožňuje programovat elektronické chování materiálu ještě před jeho sestavením, a to precizním střídáním molekul, které „dávají“ a „přijímají“ elektrony v přesně definovaných sekvencích a délkách. Profesor Giovanni Costantini z Birminghamské univerzity zdůrazňuje, že jde o první případ, kdy byly nanopásky konstruovány přímou kombinací donorových a akceptorových jednotek, což umožňuje předem navrhnout jejich elektronické vlastnosti s atomovou přesností.

Výzkum úspěšně vyprodukoval dokonale definované molekulární řetězce, ať už složené pouze z donorových, akceptorových, nebo smíšených jednotek. Díky pokročilé mikroskopii bylo možné vizualizovat jednotlivé atomy a chemické vazby, detekovat drobné nepravidelnosti a měřit elektronové chování uvnitř nanopásků. Tento přístup řeší omezení spojená s grafenovými nanopásky, které jsou sice slibné pro zmenšování elektroniky, ale grafen se přirozeně nechová jako polovodič.

Zjištění studie ukázala, že prodlužování „všedonorových“ nebo „všeakceptorových“ pásků zvyšuje jejich příslušné donorové nebo akceptorové vlastnosti, zatímco smíšené pásky získávají své jedinečné vlastnosti ze specifických molekulárních sekvencí. Tyto poznatky vedly k vytvoření teoretického modelu, který umožňuje vytvářet materiály s elektronickými vlastnostmi přizpůsobenými konkrétním aplikacím, a to přesnou kontrolou složení podjednotek.

Vědci již plánují další kroky, které zahrnují aplikaci tohoto atomárního designu k vytvoření účinnějších solárních článků a pokročilých senzorů. Mezi budoucími možnostmi, které tato technologie otevírá, patří flexibilní organická elektronika, kterou lze tisknout nebo malovat přímo na materiály, například na chytré oblečení. Dále by mohla podpořit vývoj ultra-malých obvodů pro zařízení internetu věcí (IoT) a vysoce přesnou bioelektroniku vhodnou pro lidské nebo zvířecí implantáty. Výsledky výzkumu byly publikovány 23. dubna v časopise Nature Communications.