Современная электроника №8/2023

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 7 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 8 / 2023 Рис . 1. Зависимость тока от приложенного к молекуле BPDN напряжения при использовании методики STM Рис . 2: 1a) пространственное распределение 1.4- бутандиамина в соединении с атомами азота , связывающимися с адатомами (adatoms) золота , имеющими недостаточный уровень координации ; 1b) результаты моделирования изменения полной энергии в зависимости от угла связи на адатоме с использованием аналога кластера , представляющего адатомы на контактах с кластерами Au5; 1c) уровни граничных орбиталей , соответствующие туннельной проводимости ная кривая ). Эти измерения показы - вают резкий скачок проводимости при 1,6 ± 0,3 В , когда туннельный ток рез - ко возрастает до значения более 1 нА , соответствующего пределу насыще - ния детектора . Наблюдаемый скачок соответствует 30- кратному увеличе - нию проводимости молекулы . Моле - кула остаётся в этом состоянии с более высокой проводимостью до тех пор , пока приложенное смещение не при - близится к 0 В . В этот момент молеку - ла снова переключается в состояние с низкой проводимостью . Переклю - чение между состояниями низкой и высокой проводимости было зафик - сировано при одном и том же напря - жении в пределах указанной погреш - ности для разных методик и разных образцов BPDN. Для объяснения явления VTS были предложены четыре основные причи - ны : флуктуации электростатического заряда , конформационные измене - ния , также углы и разрывы молеку - лярных связей . Эти варианты были изучены в последовавших вслед за этой работах . В статье [3] приведены результаты экспериментов и модельных расчётов зависимости проводимости от направ - ления химических связей органиче - ских молекул . Значение проводимо - сти может изменяться в зависимости от угла , образованного направления - ми химических ( ковалентных ) связей , исходящих из атома (Au-N-C, Au-Au-N). В этих экспериментах использовались молекулы 1.4- бутандиамина , снабжён - ные выводными контактами из класте - ров золота Au27, 28. Экспериментальные результаты сравнивались с модельными расчёта - ми , выполненными с помощью « тео - рии функционала плотности » DFT. Следует отметить , что , в отличие от большинства кластеров метал - лов , образующих шарообразную форму вокруг центрального ато - ма , золотые кластеры могут иметь пирамидальную форму с одним верхним атомом . Структура такого соединения приведена на рис . 2a. Как видно из рис . 2b, затраты энер - гии на изменение угла Au-N-C на ±15 градусов составляют около 0,2 эВ ( с учётом вклада обоих контактов ). Интересно то , что угол Au-Au-N име - ет гораздо более мягкую степень сво - боды , особенно в сторону широкого угла . При этом затраты энергии на осевое вращение не превышают 0,1 эВ . На рис . 2 с показаны уровни гранич - ных электронных состояний 1.1- бутан - диамина , определяющие туннельную проводимость . Проведённые расчёты показали , что проводимость пропорциональна квадрату расщепления соответству - ющих граничных орбитальных энер - гий в кластерных аналогах туннельно - го перехода . Анализ этой модели для ряда алка - нов с 2, 4, 6 и 8 метиленовыми зве - ньями с диаминами , связанными с адатомами Au, даёт константу туннель - ного затухания β , равную 0,94 ( мети - лен ). При этом изменение туннельной проводимости пропорционально кон - структивным особенностям контактов . Кроме того , важным является то , что с помощью добавок стерического объ - ёма к азотному центру можно регули - ровать проводимость молекулярной проволоки . Таким образом можно син - тезировать концевые группы ( молеку - ла / металл ) с заданным электрическим сопротивлением . Аналогичные по структуре иссле - дования провела объединённая груп - па химиков , физиков и инженеров из университетов Австрии , Швей - царии и IBM. Их работа была посвя - щена особенностям переноса заряда через металлоорганические молекулы , содержащие центры Fe, Ru и Mo [4]. В этой работе измерялись параме - тры компаундов органических моле - кул , содержащих металлические цен - тры железа , рутения и молибдена . Основное внимание в этом исследо - вании было уделено вопросам перено - са заряда через отдельные молекулы , содержащие редокс - активные метал - лические центры (redox-active metal centres). Было установлено , что окис - ление / восстановление металлооргани - ческих соединений , содержащих цен - тры Fe, Ru или Mo, может запускаться постоянным напряжением , приложен - ным к молекулярному мостику . При этом молекулы всех компаундов , содер - жащих указанные металлы , продемон - стрировали выраженный гистерезис , зависящий от напряжения смещения . Однако эффект переключения прово - димости наиболее сильно выражал - ся в случае компаунда , содержащего молекулы , модифицированные молиб - деном . В этом случае отношение тока высокой проводимости к току низкой проводимости было больше чем на три порядка , при напряжении смещения Ток ( нА ) Высокая проводимость , открытие молекулы Низкая проводимость , запирание молекулы Угол ( град .) Переключения напряжение Энергия ( эВ )