Elektronika Molekularna

Podobne dokumenty
Kryształy, półprzewodniki, nanotechnologie. Dr inż. KAROL STRZAŁKOWSKI Instytut Fizyki UMK w Toruniu skaroll@fizyka.umk.pl

SYMBOLE GRAFICZNE. Tyrystory. Struktura Charakterystyka Opis

ELEMENTY ELEKTRONICZNE. Układy polaryzacji i stabilizacji punktu pracy tranzystora

Ćwiczenie nr 4 Tranzystor bipolarny (npn i pnp)

Ćwiczenie 4- tranzystor bipolarny npn, pnp

6. Oryginalny bezpiecznik można w razie potrzeby zastąpić kawałkiem grubego drutu. a) prawda, b) fałsz. 8. Przyrządem do pomiaru napięcia jest:...

Test powtórzeniowy. Prąd elektryczny

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

Przestrzenne układy oporników

Tranzystor. C:\Program Files (x86)\cma\coach6\full.en\cma Coach Projects\PTSN Coach 6 \Elektronika\Tranzystor_cz2b.cmr

Badanie własności hallotronu, wyznaczenie stałej Halla (E2)

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego - - zadania fizyka, wzory fizyka, matura fizyka

Test powtórzeniowy Prąd elektryczny

Różne dziwne przewodniki

Elektryczność i magnetyzm cz. 2 powtórzenie 2013/14

Laboratorium Analogowych Układów Elektronicznych Laboratorium 6

Podstawy chemii obliczeniowej

Czym jest prąd elektryczny

IV. TRANZYSTOR POLOWY

Złącza p-n, zastosowania. Własności złącza p-n Dioda LED Fotodioda Dioda laserowa Tranzystor MOSFET

3. Cząsteczki i wiązania

Statyka Cieczy i Gazów. Temat : Podstawy teorii kinetyczno-molekularnej budowy ciał

1 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

Różne techniki hodowli kryształów wykorzystywanych w elektronice. Paweł Porada Informatyka stosowana semestr 7

PROJEKTOWANIE UKŁADÓW VLSI

ELEKTRONIKA WYPOSAŻENIE LABORATORIUM DYDAKTYCZNEGO POMOC DYDAKTYCZNA DLA STUDENTÓW WYDZIAŁU ELEKTRYCZNEGO SERIA: PODSTAWY ELEKTRONIKI

Badanie charakterystyki diody

Obwód składający się z baterii (źródła siły elektromotorycznej ) oraz opornika. r opór wewnętrzny baterii R- opór opornika

Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego - wprowadzenie

Ciała stałe. Literatura: Halliday, Resnick, Walker, t. 5, rozdz. 42 Orear, t. 2, rozdz. 28 Young, Friedman, rozdz

3. ZŁĄCZE p-n 3.1. BUDOWA ZŁĄCZA

Układy prostownicze. Laboratorium elektroniki i miernictwa. Gliwice, 3 grudnia informatyka, semestr 3, grupa 5

Geometria cząsteczek wieloatomowych. Hybrydyzacja orbitali atomowych.

Projektowanie Nowych Chemoterapeutyków

STAŁY PRĄD ELEKTRYCZNY

Wzmacniacze napięciowe z tranzystorami komplementarnymi CMOS

Atomy wieloelektronowe

LI OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP II Zadanie doświadczalne

Materiały pomocnicze 10 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej

Skalowanie układów scalonych

Ćwiczenie 1 LABORATORIUM ELEKTRONIKI POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH

Instrukcje do doświadczeń. Elektronika

Rozmaite dziwne i specjalne

Co się stanie, gdy połączymy szeregowo dwie żarówki?

Elektronika z plastyku

Laboratorium Sieci Komputerowe

Część 3. Przegląd przyrządów półprzewodnikowych mocy. Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, studia niestacjonarne, lato 2018/19 51

Budowa. Metoda wytwarzania

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Elektromagnetyzm. pole magnetyczne prądu elektrycznego

Krótka informacja o bateriach polimerowych.

Celem tego projektu jest stworzenie

Ćwiczenie: "Pomiary rezystancji przy prądzie stałym"

Włączanie i wyłączanie tyrystora. Włączanie tyrystora przy pomocy kondensatora Cel ćwiczenia;

Cienkowarstwowe organiczne tranzystory polowe z kanałem typu n. Thin Film Organic Field Effect Transistors with n-type channel

Klucz odpowiedzi. Konkurs Fizyczny Etap Rejonowy

Diody, tranzystory, tyrystory. Materiały pomocnicze do zajęć.

Teoria Orbitali Molekularnych. tworzenie wiązań chemicznych

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 4

SOLARNA. Moduły fotowoltaiczne oraz kompletne systemy przetwarzające energię słoneczną. EKOSERW BIS Sp. j. Mirosław Jedrzejewski, Zbigniew Majchrzak

Opis dydaktycznych stanowisk pomiarowych i przyrządów w lab. EE (paw. C-3, 302)

Wprowadzenie do programu MultiSIM

Człowiek najlepsza inwestycja

Ćwiczenie 1 Program Electronics Workbench

TEORIA TRANZYSTORÓW MOS. Charakterystyki statyczne

46 POWTÓRKA 8 PRĄD STAŁY. Włodzimierz Wolczyński. Zadanie 1. Oblicz i wpisz do tabeli R 2 = 2 Ω R 4 = 2 Ω R 3 = 6 Ω. E r = 1 Ω U [V] I [A] P [W]

Sprawozdanie z laboratorium proekologicznych źródeł energii

Od lampy do układu scalonego

INSTRUKCA OBSŁUGI KONTROLERA KLUCZY ZBLIŻENIOWYCH WPC-02

Prądem elektrycznym nazywamy uporządkowany ruch cząsteczek naładowanych.

Zjawisko Halla Referujący: Tomasz Winiarski

Zjawiska zachodzące w półprzewodnikach Przewodniki samoistne i niesamoistne

Test sprawdzający z chemii do klasy I LO i technikum z działu Budowa atomu i wiązania chemiczne

MOMENT MAGNETYCZNY W POLU MAGNETYCZNYM

RJC. Wiązania Chemiczne & Slides 1 to 39

26 Okresowy układ pierwiastków

Laboratorium Metrologii

Tranzystory i ich zastosowania

6. TRANZYSTORY UNIPOLARNE

Elementy chemii obliczeniowej i bioinformatyki Zagadnienia na egzamin

Temat: Elementy elektroniczne stosowane w urządzeniach techniki komputerowej

Badanie charakterystyki prądowo-napięciowej opornika, żarówki i diody półprzewodnikowej z wykorzystaniem zestawu SONDa

7. TYRYSTORY 7.1. WSTĘP

Analogowy sterownik silnika krokowego oparty na układzie avt 1314

Pamięci magnetorezystywne MRAM czy nowa technologia podbije rynek pamięci RAM?

dr inż. Andrzej Skorupski Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechnika Warszawska

O systemach liczbowych

I we. F (filtr) U we. Rys. 1. Schemat blokowy układu zasilania odbiornika prądu stałego z sieci energetycznej z zastosowaniem stabilizatora napięcia

Budowa atomu Poziom: rozszerzony Zadanie 1. (2 pkt.)

ELEMENTY UKŁADÓW ENERGOELEKTRONICZNYCH

Teoria pasmowa ciał stałych

Źródła siły elektromotorycznej = pompy prądu

Układy scalone. wstęp

Zapoznanie się z podstawowymi strukturami funktorów logicznych realizowanymi w technice RTL (Resistor Transistor Logic) oraz zasadą ich działania.

Metody wytwarzania elementów półprzewodnikowych

LABORATORIUM TECHNIKA CYFROWA BRAMKI. Rev.1.0

Q t lub precyzyjniej w postaci różniczkowej. dq dt Jednostką natężenia prądu jest amper oznaczany przez A.

10.2. Źródła prądu. Obwód elektryczny

Grafen perspektywy zastosowań

Transkrypt:

Elektronika Molekularna

Plan wypowiedzi -słowo o miniaturyzacji - definicja zagadnienia - podział elektroniki - opis elementów: * przełącznik * połączenia elektryczne * oporniki * diody * bramki logiczne -prosty układ logiczny, molekularny.

Jedna z wersji prawa Moore'a głosi, że liczba tranzystorów w układach scalonych podwaja się co 18 do 24 miesięcy. Wkrótce jednak prawo Moore'a zmusi nas do zrezygnowania z używania krzemu do produkcji podzespołów elektronicznych...

Obecnie stosowane procesy technologiczne bliskie są już granicy możliwości krzemowej elektroniki - niektórzy twierdzą, że jest nią 0,07 mikrona. Coraz bardziej realna jest też bariera finansowa - zmniejszenie wymiaru technologicznego o jeden krok powoduje wykładniczy wzrost kosztów uruchomienia produkcji. Obecnie mówi się o kilku miliardach dolarów, za 10-15 lat może być to już... kilkaset miliardów! Czy ludzkość wysupła tyle na nowa fabrykę Intela? Być może nie będzie to potrzebne. Okazuje się, że można tworzyć elementy cyfrowe dziesiątki czy nawet setki tysięcy razy mniejsze od submikronowych tranzystorów. Wkraczamy w świat mikroelektroniki molekularnej.

Wykorzystanie cząsteczek w roli elementów elektronicznych pozwoliłoby zwiększyć ich upakowanie kilkadziesiąt tysięcy razy w stosunku do krzemowych odpowiedników!

elektrony w cząsteczkach mogą przybierać pewne ściśle określone poziomy energetyczne, związane z zajmowanym orbitalem. Kształt orbitalu związany jest zaś z geometrią, a co za tym idzie, właściwościami cząsteczki - i odwrotnie

Elektronika molekularna Elementy elektroniczne zależą od organizacji molekuł.

magnesy, ferroelektryki... Kable, diody, tranzystory... Optoelektronike: czujniki...

W lipcu 1999 r. naukowcy pracujący w laboratoriach Hewlett- Packarda zbudowali elektroniczny przełącznik składający się z warstwy kilku milionów cząsteczek organicznej substancji zwanej rotaksanem. Łącząc kilka takich przełączników, stworzyli bramkę AND. dawała się przełączyć tylko jeden raz, niemniej jednak zadziałała zgodnie z oczekiwaniami.

Kilka miesięcy później grupy naukowców z amerykańskich uniwersytetów Yale i Rice stworzyły przełącznik "wielorazowego użytku". Miesiąc później cząsteczkę przekonstruowano w ten sposób, że mogła pełnić rolę podstawowej komórki pamięci.

Do stworzenia przełącznika wykorzystano również substancję organiczną - nitroaminobenzotiol, cząsteczkę zawierającą trzy łańcuchy benzenowe z doczepionymi po przeciwnych stronach środkowego łańcucha: grupą nitrową (NO2) i aminową (NH2) oraz grupą tiolową na końcu. Grupa tiolowa pełniła rolę "kleju" łączącego cząsteczkę ze złotą elektrodą, zaś grupy azotynowa i aminowa uczyniły cząsteczkę wrażliwą na pole elektryczne. Przyłożenie odpowiedniego napięcia powoduje skręcenie cząsteczki, deformację orbitali i blokuje przepływ prądu - mamy logiczne zero. Po zmniejszeniu napięcia cząsteczka wraca do pierwotnego kształtu, prąd płynie, mamy logiczną jedynkę. "Przewodnikiem" jest tu koniugacja pustych, niskoenergetycznych orbitali pi, która przestaje istnieć przy skręceniu cząsteczki.

Niemal identyczna cząsteczka, jednak bez grupy aminowej, okazała się znakomitą komórką pamięci. Obecność lub brak ładunku w środkowym węźle w analogiczny jak wyżej sposób reguluje przepływ prądu - przy czym stan logiczny pamiętany jest niemal dziesięć minut! Dla porównania, zawartość pamięci DRAM musi być odświeżana co kilka-kilkadziesiąt milisekund...

Jak tworzy się takie konstrukcje: Do roztworu substancji dodaje się kolejno określone odczynniki, o których wiadomo, że dołączają się w odpowiednich miejscach cząsteczki. Właściwości substancji bada się następnie metodami spektroskopii podczerwonej, rezonansu magnetycznego, spektrometrii masowej.

Do osadzenia otrzymanych elementów na elektrodach wykorzystuje się zdolność cząsteczek do samoorganizacji. Temu właśnie służy umieszczona na końcu wspomnianej wyżej cząsteczki grupa tiolowa - po zanurzeniu złotej płytki w roztworze, cząsteczki przyklejają się do niej końcami jedna koło drugiej, tworząc sterczący pionowo "las". Oczywiście płytka nie musi być jednolita - może to być równie dobrze otrzymana np. za pomocą konwencjonalnej fotolitografii siatka połączeń.

Parametry: Cząsteczkę złożoną z pojedynczego pierścienia benzenowego z dwiema grupami tiolowymi dołączonymi po przeciwnych stronach zbadano za pomocą tunelowego mikroskopu skaningowego (być może użycie mikroskopu w charakterze amperomierza wydaje się niecodziennym rozwiązaniem, ale właśnie tak się to robi). Cząsteczka okazała się mieć opór rzędu dziesiątek megaomów. Stwierdzono, że jest ona w stanie wytrzymać przepływ prądu o natężeniu 0,2 mikroampera przy napięciu 5 woltów - co oznacza przejście przez nią biliona elektronów, jednego po drugim, w ciągu sekundy. Przy okazji zauważono, że przepływ elektronów nie spowodował wydzielenia się ciepła, które mogłoby powstawać przy zderzeniach. Bardzo dobre okazały się też charakterystyki przełączania wspomnianej cząsteczki. Stosunek prądów w stanie włączonym i wyłączonym wynosił 1000, tymczasem parametr ten dla analogicznego urządzenia wykonanego z konwencjonalnych półprzewodników (rezonującej diody tunelowej) wynosi około 100.

Molekularne połączenia

(b) (c)

Diody molekularne

Realizacja polifenylenowej diody molekularnej X kompleks donorowy Y kompleks akceptorowy

Bramki klogiczne

Bramka and

półsumator:

Literatura: - Możliwość wykorzystania cząsteczki mnemon do realizacji bramek logicznych, Adam Leśniewski - Molecular electronics, Mark A. Ratner - Kwantowe bity-elektronika molekularna, Michał Setlak - Nanotechnologia-stan obecny i perspektywy, B Dręczewski