Страница 10 из 41
К сожалению, полосатая плазмонная линза концентрирует луч лишь в одном измерении, и он по-прежнему сильно расходится в направлении, параллельном канавкам. Но работоспособность концепции уже доказана, и сейчас ученые заняты расчетом и изготовлением полноценной двумерной плазмонной линзы, в которой параллельные канавки будут заменены концентрическими кругами. Кроме того, идет поиск других технологий изготовления плоских плазмонных линз, которые лучше подойдут для массового производства. ГА
Физикам из Калифорнийского университета в Беркли удалось изготовить устройство, способное взвесить один атом золота. Точность новых наномеханических весов из единственной углеродной нанотрубки, достигающая пяти сотых зептограмма (10-21 г), побила все рекорды.
Двухслойную углеродную нанотрубку диаметром около двух нанометров и длиной двести нанометров одним концом прикрепили к отрицательному электроду. Рядом с другим свободно болтающимся концом нанотрубки поместили положительно заряженный электрод так, чтобы электроны с конца нанотрубки могли на него туннелировать. Такая механическая система имеет собственную резонансную частоту колебаний, которая зависит от массы нанотрубки и уменьшается, если к трубке что-то прикреплено. Измеряя туннельный ток, можно следить за изменением частоты колебаний системы и по ней судить о массе прикрепленного объекта.
Свое устройство ученые назвали наномеханическим массспектрометром. Идея такого прибора отнюдь не нова. Раньше похожие весы делали из кремния с помощью полупроводниковых технологий, однако их размеры были на несколько порядков больше, а точность несоизмеримо ниже.
Чтобы проверить работу новых весов, сначала с помощью просвечивающего электронного микроскопа определили точные размеры нанотрубки и вычислили ее массу. Затем систему стали обстреливать потоком атомов золота, часть которых случайным образом присоединялась к нанотрубке. Проанализировав изменения частоты колебаний трубки и вычислив параметры этого случайного процесса, который очень похож на дробовый шум в электронных приборах, ученым удалось определить массу атомов золота. Результаты измерений прекрасно совпали с известным значением — погрешность не превысила 20%.
Разумеется, новым механическим нановесам еще далеко до обычных масс-спектрометров, в которых атомы ионизируются, разгоняются электрическим полем, а затем отклоняются полем магнитным. По величине этого отклонения можно очень точно судить о массах различных ионов. Однако для нового наномеханического масс-спектрометра уже не нужна ионизация, которая легко разрушает многие молекулы. Именно для определения масс таких соединений его и планируют использовать. ГА
Физикам из знаменитого Лейденского университета в Нидерландах при поддержке коллег из Германии впервые удалось реализовать надежный, хорошо проводящий контакт между органической молекулой и металлическим электродом. В этой работе ученым удалось найти решение одной из ключевых проблем на тернистом пути к молекулярной электронике.
В последние годы "КТ" не раз писала об успехах молекулярной электроники, в которой пусть очень сложная, но зато одна-единственная органическая молекула реализует транзистор, логический вентиль или ячейку памяти. Собранные из таких молекул компьютеры обещают достичь миниатюризации, немыслимой для полупроводниковых устройств.
В сложных молекулах для соединения с электродами из благородных металлов обычно предусматривают специальные "анкерные концы", зачастую на основе тиолов с сульфгидрильной группой SH. К сожалению, на подобных контактах с металлом всегда возникает потенциальный барьер. И чтобы электроны могли его преодолеть, приходится прикладывать дополнительное напряжение. Барьер неизбежно ведет к плохой проводимости контакта и скверной работе устройства в целом. И все попытки обойти эту трудность, изменяя способ крепления сложных молекул к электродам, до сих пор не приводили к успеху.
В Лейдене решили пойти другим путем. Там взяли сравнительно простую органическую молекулу бензола C6H6 и постарались присоединить ее круглый углеродный "скелет" непосредственно к электродам из платины. Простота бензола позволила просчитать параметры контактов в зависимости от расстояния между электродами и возможной ориентации молекулы. Кроме того, в эксперименте легче было применить целый набор современных методов, от простого измерения проводимости до контроля дробового шума и подмены изотопов. Экспериментаторам удалось показать, что проводимость контакта платиновых электродов с углеродным скелетом бензола по крайней мере на порядок выше, чем до сих пор удавалось получать в соединениях с органическими молекулами. Она сопоставима с проводимостью металлических контактов. Более того, при правильном выборе ориентации молекулы и расстояния между электродами проводимость контактов может достигать своего предельного значения. В этом случае электроны движутся по так называемой баллистической траектории, не рассеиваясь.
Теперь в планах ученых — добиться хорошего контакта бензола с другими металлами, не столь дорогими, как платина.
Кроме того, будут исследованы контакты и с более сложными, нежели бензол, органическими молекулами. ГА
Галактион Андреев
Александр Бумагин
Егор Васильев
Владимир Головинов
Евгений Золотов
Денис Коновальчик
Игорь Куксов
Павел Протасов
Дмитрий Шабанов
Константин Шиян