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运输性质

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单分子开关减少

与当今的固态集成电路相比,由单分子制成的开关可以大大降低电子设备的功耗。来自巴塞尔大学,IBM苏黎世的Ernst Meyer和Christian Joachim及其同事以及位于图卢兹的CEMES-CNRS实验室现已创造了迄今为止最低能耗的单分子开关。它只需要47 zeptojoules-47 x 10-21 焦耳或0.3 eV-运行,这比当前高速计算机中使用的晶体管开关所需的功率低10000倍(C Loppacher 等。 2003 物理莱特牧师 90 066107)。

的"卟啉" molecule

最新处理器芯片(例如奔腾4)消耗的平均功率约为30W。这在某些笔记本电脑中已经是一个问题,在笔记本电脑中,去除多余热量所需的额外功率会显着缩短电池的使用寿命。

迈耶(Meyer),约阿希姆(Joachim)及其同事所做的切换包括“porphyrin”具有四个苯基的分子“legs” (see figure). Using the tip of an atomic force microscope (AFM) they rotated one of the 腿 from one stable position to another. 的switch is “on”当腿垂直于分子的中心部分并且是“off”当它平行时。

当腿旋转时,研究人员记录了结构的力-距离特性。通过这种方式,他们能够确定旋转分子中单个碳与碳键所需的力和能量。

科学家发现,旋转苯基支路需要的能量小于100千焦耳,这比最新的场效应晶体管低四个数量级。研究人员认为他们的方法接近开关的热力学极限。由此类分子纳米器件的组件制成的机器可以以小于100 W的功率运行。

“该开关可用于制造存储和逻辑设备,但仍有许多问题需要解决,”该小组的一位研究人员克里斯蒂安·洛帕切(Christian Loppacher)告诉 物理网. “The next stages in our study are the controlled manipulation of these molecules and an investigation into which conditions and on which substrates the molecule 腿 can be switched”.

版权©2020年由IOP 出版 Ltd和个人贡献者