4 단위 (8 유기 분자)로 구성된 스피드 바카라도 분자 구조

국립 선진 산업 과학 기술 연구소 (Nomaguchi ARI 의장) (이하 "AIST"라고 언급) Nanosystems Research Division [Research Division Director Yase Kiyoshi] 자체 조직화 된 전자 연구 그룹 [연구 그룹 Kataura Hiromichi] Hasanien Abdrahim Group, Molecular Nanophys group Director] 타나카 히사시 (Tanaka Hisashi)는 오하이오 대학교와 협력하여 스피드 바카라도 갭을 나타내는 4 개의 단위 (8 개의 유기 분자)를 가진 스피드 바카라도 분자 구조를 발견했습니다

분자 구조 크기와 스피드 바카라도성 현상 (BETS) 사이의 관계를 명확히하기 위해 스피드 바카라도성을 나타내는 유기 분자 결정으로 알려져 있습니다₂GACL₄8428_8564스피드 바카라도 갭를 확인할 수있었습니다 (그림 1) 이것은 길이가 35 nm에 불과한 재료에서 발견되는 작은 스피드 바카라도입니다 향후 제로 저항이 확인되고 나노 크기의 장치 회로를위한 배선 재료 로서이 기술을 열 생성으로 인해 요소를 파괴하는 것을 방지 할 수 있으므로 나노 일렉트로닉스의 산업 응용 분야에 매우 유망한 것으로 간주됩니다

이 결과에 대한 자세한 내용은Nature Nanotechnology시장 3 월 28 일 2010 년 문제 (Nature Nanotech5, 261-265 (2010)에 게시)

그림 1 분자 구조의 각 길이에 대해 스피드 바카라도의 존재를 나타내는 다양한 길이 및 스피드 바카라도 갭의 분자 구조의 STM 이미지 (54k에서 측정) 스피드 바카라도 갭은 4 개의 기본 분자 단위 (8 베트) 만있는 분자 구조에서도 볼 수 있습니다

고성능 장치 개발에서 더욱 증가한 전자 장치 개발의 일환으로단일 분자 요소를 포함한 미세 요소에 대한 연구 진행 중입니다 그러나 배선이 작을수록 전류가 적용될 때 저항에서 더 많은 열이 생성되고 나노 크기의 장치에서는 배선에 의해 생성 된 저항 열로 인해 요소가 연소됩니다 한 가지 해결책은 나노 크기의 스피드 바카라도 재료를 배선 재료로 사용하는 것입니다

유기 분자는 스피드 바카라도성을 나타냅니다분자 스피드 바카라도의 발견 전 세계적으로 많은 관심을 불러 일으켰습니다 분자 스피드 바카라도체는 유기 분자로 구성된 결정이므로 구조 단위로서, 이들은 분자 구조와 결정 구조에서 부드러운 특성을 가지고 있으며, 외부 압력, 열, 자기장 등에 취약하다 나노 크기의 스피드 바카라도 배선 재료

AIST는 현재 차세대 혁신적인 장치의 개발에 대한 연구를 수행하고 있으며, 유기 분자를 기본 재료 중 하나로 구조적 단위로 사용하고 메커니즘을 명확하게하는 스피드 바카라도체를 개발하는 것을 목표로하고 있습니다 특히, 스피드 바카라도성의 크기 의존성은 스피드 바카라도성의 특성을 이해하는 데 가장 관심을 끄는 항목 중 하나입니다

스피드 바카라도성은 나노 스케일 영역에서 발생하는 것으로 생각되지만, 이것은 전자와 같은 미세 입자의 별도의 특성이 아니라, 서로 협력적이고 반발하는 상호 작용을 나타내는 입자 집단에서 양자 기계적 협력 현상이다 다시 말해서, 엄격하게 말하면, 스피드 바카라도율은 매력적인 전자 상호 작용으로 인한 전자 쌍 (형성 갭)뿐만 아니라이 상태의 응축에 의해 야기되는 상 전이 현상을 의미한다 그러나이 기사에서는 전구체 상태의 갭 상태를 포함하여 스피드 바카라도성이라고합니다

나노 크기의 스피드 바카라도 구조는 스피드 바카라도 상태를 유지하기 위해 최소 길이가 얼마나 필요한지, 1 차원 체인 분자 구조조차도 스피드 바카라도 상태를 유지할 수 있는지 여부와 같은 질문을 명확히하기 위해 제작되었습니다 이 스피드 바카라도 구조는 매우 낮은 온도에서 관찰 될 수 있습니다매우 높은 진공 스캐닝 터널링 현미경 (UHV-STM) 장치를 사용하여 관찰되었습니다

유기 분자가있는 물질은 구조 단위로 베팅합니다 (BETS)₂GACL₄(Bets = bis (Ethylenedithio) Tetraselena Fulvalene)의 분자 결정은 λ 유형이라는 분자 배열을 가지며 6k 이하의 매우 낮은 온도에서 스피드 바카라도성을 나타냅니다 전도도는 유기 분자 인 Bets에 의해 수행되며, 두 분자 (BETS)에 의해 +1 원자가로 산화됩니다₂⁺그리고 쌍을 이루는 음이온₄^-전체 결정의 전하를 중화시키는 데 필요합니다 그림과 같이 도 2, 베팅 분자는 고도로 평면 분자이며, 쌓을 때 전도 경로를 형성한다 소개 (베팅)₂GACL₄| λ- 타입 벌크 크리스탈 (100 μm × 100 μm × 15 cm)전해 합성에 의해 만들어졌습니다 결정 구조는도 1의 오른쪽에 도시 된 바와 같이 베팅 분자가 A 축 방향으로 적층되는 구조이다 2

그림 2 베팅 분자의 구조 공식 및 분자 구조 (상단과 측면에서의 투영, 왼쪽 이미지) 및 (Bets)2GACL4의 λ- 타입 결정 구조 (오른쪽 이미지)

이 (베팅)₂GACL₄의 λ 유형 결정을 사용합니다 원료로서, 분자 결정은 승화 방법에 의해 유지되며, 이는 초고속 진공 청소기 (BETS)에서 샘플 온도 및 기질 온도를 정확하게 제어합니다₂GACL₄은 평면 기판에 성공적으로 제작되었다 (Ag (111)) 분자 구조는 분자가 체인과 같은 일축 방향으로 적층되는 구조를 가지고 있으며, λ 형 결정 구조와 유사합니다

은 평면 기판에서, 다양한 길이의 분자 구조는 섬과 같은 형태로 형성되지만, 먼저, 매우 큰 분자 구조가 매우 낮은 온도에서 관찰 될 수있다차동 컨덕턴스 (DI/DV)측정되었고, 최대 값 (일관성 피크)이 양쪽 끝에서 관찰되었고 58k (도 3B)에서 중심에서 최소 (스피드 바카라도 간격)가 관찰되었으며, 이는 스피드 바카라도 상태에 있음을 나타낸다 이 일관성 피크의 존재는 스피드 바카라도 상태가 특정 영역에 걸쳐 확장되고 안정적임을 나타냅니다 관찰 된 스피드 바카라도성을 확인하기 위해, 본 발명자들은 샘플의 다양한 온도에서의 스피드 바카라도-금속 전이를 관찰했으며,도 3B에 도시 된 바와 같이, 스피드 바카라도성 간격과 일관성 피크는 최대 8K까지 명확하게 관찰되었다이 시점에서 온도에서 코 이어 런스 피크가 덜 명확 해졌으며, 따라서 수퍼 컨덕턴스 상태의 확산이 더 작아졌다 또한, 10K 이상에서, 스피드 바카라도 격차가 불분명 해지고, 스피드 바카라도 상태가 사라 졌다고 생각된다

그림 3 STM 이미지 (a) 및 예상 분자 배열 (삽입)은 58 k에서 15k까지 각 온도에서 측정 된은 평면 기판 Ag (111) 및 스피드 바카라도 갭 (b)에 제작 된 분자 구조의 분자 구조 (삽입) (a)의 삽입에 표시된 색상 분자는 STM 이미지의 전면에서 볼 수있는 분자입니다

다음으로 더 작은 분자 구조의 경우 (베팅)₂GACL₄기본 분자 단위로서, 이들 분자 구조 중에서, 깔끔하게 배열 된 분자 구조는 스피드 바카라도 갭을 나타냈다 (도 1) 또한, 50 nm (약 60 단위) 미만의 분자 구조에서, 스피드 바카라도 갭의 크기는 사슬 분자 구조의 길이가 더 짧아짐에 따라 기하 급수적으로 감소한다는 것이 밝혀졌다 그러나 이러한 스피드 바카라도 간격은 분자 구조의 길이 (Bets)₂GACL₄관찰되었고, 스피드 바카라도 전이는 또한 대략 35 nm의 분자 구조에서 관찰되었으며, 여기서 8 개의 BETS 분자는 A 축 방향으로 배열된다 (도 1)

결과적으로, 분자로 구성된 극도로 작은 분자 구조의 경우, "스피드 바카라도성의 전구체 인 갭 구조"구조는 나노 스케일에서 명확하게 관찰되었다 앞으로 쌍 형성에서 응축까지의 공정이 더 명확 해지고 제로 저항이 실제로 확인되면 나노 크기의 장치 회로의 배선 재료로 적용될 것으로 예상됩니다 또한, 구조의 작은 변화의 영향 (결정 구조, 분자 구조 및 조성의 변화), 즉 스피드 바카라도 특성에 영향을 미치는 매개 변수는 스피드 바카라도 재료의 향후 개발을위한 중요한 지침이 될 것이라고 믿어진다

이번에 실험 자료로 사용 (Bets)₂GACL₄, 쌍의 음이온 GaCl₄^-자기 음이온 fecl의 일부입니다₄^-13926_14133 |로 대체되며,이 물질을 같은 방식으로 조사함으로써, 우리는 두 개의 협력 현상, 스피드 바카라도 및 반 강자성이있는 물질의 메커니즘을 명확히하고자합니다 결과적으로, 국소 스피드 바카라도 현상을 연구 할 가능성이있을뿐만 아니라 구조 단위로 분자를 갖는 다양한 나노 스케일 스피드 바카라도 장치의 미래를 개방 할 것으로 예상됩니다

독립 행정 기관, 국립 선진 산업 과학 기술 연구소
Nanosystems Research Division, Self-Organization Electronics Group
Hasanien Abdou Abdouhim 최고 연구원 이메일 : abdouhassanien * aistgojp ( @로 변경하고 보내주세요)

 

Nanosystems Research Division, Molecular Nanophysical Properties Group
타나카 히사시 최고 연구원 이메일 : hisashitanaka * aistgojp ( @로 변경하고 보내주세요)

◆ 스피드 바카라도 갭

그것은 스피드 바카라도 상태와 정상 전도성 상태 사이의 자유 에너지, 즉 스피드 바카라도성을 담당하는 전자 쌍을 형성하는 에너지 사이의 자유 에너지 사이의 차이 (갭)에 해당합니다 스피드 바카라도 전이 온도 미만의 온도에서 온도가 낮을수록 에너지 간격이 클수록 및 온도가 낮아지고 전이 온도가 0이됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 단일 분자 요소

분자 설계는 전류 온/오프 스위치, 정류 및 각 분자에 메모리와 같은 기능을 포함합니다 이 장치를 요소로서 나노선을 수행하고 통합함으로써 기존의 실리콘 장치보다 높은 밀도와 에너지 절약이 것으로 여겨집니다[참조로 돌아 가기]

◆ 분자 스피드 바카라도체

방향족 탄소 화합물 분자로 구성된 분자 결정 분자 및 황토 그룹 요소를 함유하는 고도로 유기 분자는 절연체가 있지만, 그 부분을 산화 시키거나 다른 분자, 전기 흐름과 전하를 교환함으로써이를 분자 전도체라고합니다 또한 일부는 저온에서 스피드 바카라도체로 전달됩니다 이러한 물질을 분자 스피드 바카라도체라고합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 매우 높은 진공 스캐닝 터널링 현미경 (UHV-STM)

Ultrahigh 진공 저온 스캐닝 터널링 현미경 프로브의 매우 얇은 팁을 재료의 표면에 가깝게 가져오고 프로브와 샘플 사이에 흐르는 터널 전류에 기초하여 샘플의 형상 및 전자 상태를 관찰 할 수있는 장치 프로브의 끝을 약 수십 개의 나노 미터로 좁히고 초고속 진공 대기를 생성함으로써 원자 이미지를 자세히 관찰 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 전해 합성

물질의 산화 및 산화 산화를 전기 화학적으로 제어하여 물질을 합성합니다 분자 도체에서 전기적으로 중성 및 절연체 인 유기 분자의 산화는 전기 분자 위에 전도성 담체를 생성하여 전기가 흐르도록합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 차동 컨덕턴스 (DI/DV)

각 관측 위치에서, 각각의 관측 위치에서 프로브와 샘플 사이에 전압 (v)이 터널 전류 (i)를 측정하기 위해 각각의 관측 위치에서 전압 (v)을 적용하고,이를 전압으로 구별하고, 그 지점에서 상태의 밀도에 대응하는 di/dv-v 곡선을 얻을 수있다 이를 통해 재료의 전자 상태가 알려질 수 있으며, 특히 스피드 바카라도 상태의 경우 상기 언급 된 스피드 바카라도 간격이 관찰됩니다[참조로 돌아 가기]