富勒烯c60衍生物分子器件的研究与应用new

《富勒烯c60衍生物分子器件的研究与应用new》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、万方数据336化学试剂2005正化学试剂，2005，27(6)，336～340；362富勒烯(C60)衍生物分子器件的研究与应用周亚东，曾和平。，袁国赞，欧阳新华，靖慧莲(华南师范大学化学系，广东广州510631)摘要：介绍了富勒烯衍生物分子器件在分子导线，分子开关和分子储存器的研究进展，展望了分子器件发展前景。关键词：富勒烯(C60)；分子导线；分子开关；分子储存器中图分类号：0626文献标识码：A文章编号：0258—3283(2005)06—0336．05随着全球信息化的发展，人们对电子器件的要求越来越高。首先是由于光刻技术的限制，半导体材料的

2、电子性能和加工已达到理论极限；其次是电子器件的体积越来越小，电阻越来越大，由此导致的元件的热效应限制了集成电路的性能；再次是工艺设备和研发的投资可能远远大于产品的回报率，同时在连接两个芯片之间的导线内的传递滞后现象限制了计算机的速度。还有芯片的组装费用过高等问题。解决这些问题的关键就是发展分子器件uJ。1分子器件的发展与理论基础Caner【21第1次提出分子器件的概念后，Iehn【3o又再次阐述了分子器件饷概念、原理和应用前景。此后分子器件的研究引起了各国科学家的重视。分子器件是指分子水平上由光子、电子或离子(总称为介体)操纵的器件HJ。它应有以下

3、几个条件：(1)元件应含有光、电或离子活性功能基团；(2)元件分子必须能按特定需要组装成组件，大量的组件有序排列能形成信息处理的超分子体系，即微型分子器件；(3)分子器件的输出信号必须易于检测L3J。近年来，基于有机化合物的单分子电子导线和单分子电子器件如分子二极管、分子开关等的制作和验证都已经取得了突破，而且，使这些分子器件之间有可靠电接触的技术也有了显著进展，因此分子器件的研究和开发证明是可行的。当前，研究分子器件的目的是开发最具有前景的光学计算机，它是用光作用中心分子开关对数据进行光学处理的新型计算机。在这个计算机中，每个电子器件的基本单元都

4、是分子，光学计算机处理数据可以比电子计算机快，因为在光学计算机中信号以光速传播，比电子脉冲快得多，而且它还能排除电的于扰。最简单的人工光合作用中心是分子稠合体，它是由两个部分组成。一个撞击稠合体分子的光子的能量将一个电子从该稠合体中的一部分输送到另一部分。虽然这种作用以高量子产额发生，但这种稠合体却是很差的分子器件，因为它的电荷分离态只存在几微秒，两个被分离的电荷因为靠得太近，很快又重新结合。所以，设计开发具有长寿命电荷分离态且被分离电荷间距较远的新型分子，是近来科学家研究的热点。利用单个分子代替电子电路表示二进制数字，可使所需的存储空间减少到原来

5、的几百万分之一。而这种单分子存贮器就可以用电双稳材料。这种材料在一定电场的作用下，可从原来的绝缘态直接跃迁为导电态，如图1，相当于计算机存贮器中的“0”、“1”两种状态。电场就是用于信息的“写入”工具。用这种分子做成的信息存贮单元，尺寸大小只有10-10cm。另据英国《科学与共同政策》杂志报道，已经成功制备一种尺寸有I／0的复杂分子，具有“开”和“关”的特性，可由激光驱动，开关时间很快，这将为激光计算机的研制提供美好前景。存贮器要求的电双稳材料必须具备一系列条件：(1)在室温下即可发生双稳态的快速转变(跃迁)；(2)跃迁的临界电压(称为“阈电压”)

6、按一般电路的要求为6V以下(但不能太低以免受浪涌电压的干扰)；(3)跃迁前后的电导率变化(称为“通断比”)必须十分明显(>105)；(4)跃迁时间愈小愈好(<100ns)；(5)在正常使用温度下收稿日期"2004—05-22基金项目：国家自然科学基金资助项目(20231020)；广东省自然科学基金重点项目(36585)。作者简介：周亚东(1980．)，男，安徽萧县人，硕士生，主要从事富勒烯功能材料的合成研究。万方数据第27卷第6期周亚东等：富勒烯(c∞)衍生物分子器件的研究与应用337(<100。C)材料不会改变性能或自动蒸发掉。wV图1典型的电双

7、稳材料伏安特性曲线箭头表示改变方向，虚线表示转变过程很短近年来很多报道表明，有些金属原子与有机分子结合在一起的“配合物”等能全部满足上述条件，它们都是金属与受体7，7，8，8．四氰基对二次甲基苯醌(TCNQ)的配合物。后来又发现有机．有机配合物(或称全有机配合物)也具有这种特性。在电场作用下，在它们内部可以产生电荷转移而改变导电性能。具体地说，如果金属送一个电子给有机分子，该配合物就会从绝缘态转变为导电态；反过来如有机分子送回这个电子，则配合物又会恢复绝缘态。由于工作原理是电荷转移而不是载流子迁移，因此原则上比半导体的工作速率要快得多。该材料的电导

8、率变化，用于存贮器，是从“0”变为“1”；用于开关，则是从“断”变为“通”。故可以根据不同需要设计成储存器和开关。2分子器