Efficiënte stroomdiodes van slechts één molecuul

Wetenschappers van de TU Delft zijn er in geslaagd een diode te maken op basis van slechts één molecuul. De groen/rood-verhouding van deze diode ligt met 600 keer hoger dan eerder onderzoek.

Trefwoorden: #diode, #elektronica, #molecule, #snelheid, #TU Delft

Lees verder

research

ENGINEERINGNET.NL - Diodes zijn de stoplichtjes van de elektronica: ze bepalen of stroom wel of niet door mag in een schakeling. Het streven van chipfabrikanten is om ze zo klein mogelijk te maken, zodat er zoveel mogelijk componenten op een chip passen.

Diodes moeten bij groen voor een goede doorstroming zorgen, en zorgen dat zo weinig mogelijk stroom ‘door rood kan fietsen’.

De onderzoekers maakten de diode ook voor het eerst ‘tunebaar’. Ze publiceerden er recent over in het vakblad Nanoscale.

Als gevolg van ‘Moore’s law’ worden elektronische componenten zoals diodes en transistoren steeds kleiner, en computers sneller. Wetenschappers doen momenteel fundamenteel onderzoek aan componenten die bestaan uit individuele moleculen, in theorie de kleinst mogelijke componenten.

Promovendus Mickael Perrin: “De eerste diode op basis van een molecuul is in 2005 gemaakt. Het werkt wel, maar tot nu waren zulke diodes vrij beroerde stoplichtjes: als ze op groen stonden liep er ongeveer 10x zoveel stroom doorheen vergeleken met ‘rood’.”

Perrin en zijn collega’s ontwikkelden een diode op basis van een kunstmatig molecuul waarmee ze een rood/groen-waarde van 500 haalden. Dat is veel hoger dan onderzoek hiervoor.

Perrin: “Ons molecuul heeft aan beide zijden twee benzeenringen, met daartussen een brug van ethaan. Die brug, eigenlijk een drempel, zorgt ervoor dat de stroom wel kan lopen als de energieniveau's aan beide zijden gelijk zijn, maar niet als ze verschillend zijn.”

Een belangrijk ander resultaat van dit onderzoek is dat deze diode met een elektrisch veld getuned kan worden. Door gebruik te maken van een ‘gate’ elektrode kunnen de energieniveaus verschoven worden, en hiermee de rood/groen-waarde aanpassen.

Dat kan zo laag zijn als 20, maar ook 500. Met de gate kan de waarde in de gewenste hoge stand gezet worden, zodat een goed werkende diode ontstaat.


(bron en infographic: TU Delft)

Het onderzoek is een samenwerking tussen nanowetenschappers van Kavli Institute of Nanoscience (Mickael Perrin, Jos Thijssen en Herre van der Zant), en scheikundigen van de afdeling Chemical Engineering (Elena Galan, Rienk Eelkema en Ferdinand Grozema).

Het onderzoek werd mede mogelijk gemaakt door onderzoeksfinancier NWO/FOM.