Anzeige
New research may advance the nanoelectronics field
Scientists at the U.S. Department of Energy’s Brookhaven National Laboratory and their collaborators have discovered that a short, organic chain molecule with dimensions on the order of a nanometer (a billionth of a meter) conducts electrons in a surprising way: It regulates the electrons’ speed erratically, without a predictable dependence on the length of the wire. This information may help scientists learn how to use nanowires to create components for a new class of tiny electronic circuits.
The conducting chain molecule, or “nanowire,” that Smalley and his collaborators studied is composed of units of phenyleneethynylene (PE), which consists of hydrogen and carbon atoms. Like the links that make up a chain, PE units join together to form a nanowire known as oligophenyleneethynylene (OPE). PE, and therefore OPE, contains single, double, and triple carbon-carbon bonds.
The double and triple carbon-carbon bonds promote strong electronic interactions along OPE such that it conducts an electric current with low electrical resistance. This property makes OPE nanowires good candidates for components in nanoelectronic circuits, very small, fast circuits expected to replace those currently used in computers and other electronics.
Smalley and his collaborators found that as they increased the length of the OPE wire from one to four PE units, the electrons moved across the wire faster, slower, then faster again, and so on. In this way, OPE does not behave like a similar nanowire the group has also studied, called oligophenylenevinylene (OPV), which contains single and double carbon-carbon bonds. When they made OPV wires longer, the electrons’ speed remained the same. They observed the same result when they studied short wires made of alkanes, another group of hydrocarbon molecules that contains only single carbon-carbon bonds.
The researchers think that the unusual behavior of OPE may be due to its tendency to slightly change its three-dimensional shape. Increasing the wire’s length may trigger new shapes, which may slow down or speed up the electrons as they cross the wire.
This variable resistance could be a benefit. “If the odd behavior is due to the conformational variability of the OPE wires, figuring out a way to control the tendency of OPE to change its shape could be useful,” said Smalley. “For example, diodes and transistors are two types of devices based on variable electrical resistance.”
The scientists made another significant finding: They dramatically increased the rate at which the electrons moved across the wire by substituting a methyl hydrocarbon group onto the middle unit of a three-unit OPE wire. “Because OPE seems sensitive to this substitution, we hope to find another hydrocarbon group that may further increase the electrons’ speed, and therefore OPE’s ability to conduct electrons,” said Smalley.
Experimental Background
In the experiment, Smalley and his group created an OPE wire “bridge” between a gold electrode and a “donor-acceptor” molecule. To measure the electron transfer rate across the bridge, they used a technique they developed in which a laser rapidly heats up the electrode. This causes a change in the electrical potential (voltage) between the electrode and the donor-acceptor, which disrupts the motion of electrons crossing the bridge. The group used a very sensitive voltmeter to measure how quickly the voltage changed in response to the altered electron movement. From these measurements, they determined how fast the electrons were moving through the wire.
This research, performed in collaboration with Marshall Newton of the Brookhaven Chemistry Department and researchers at Stanford University, Clemson University, and Motorola, is funded by the Office of Basic Energy Sciences within the U.S. Department of Energy’s Office of Science and the National Science Foundation.
Laura Mgrdichian | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.bnl.gov
Innovation promises expanded roles for microsensors
08.02.2012 | Purdue University
Automatisierungstechnik: neue Montageanlage ist Modellfabrik, Lehr- und Forschungsplattform
08.02.2012 | Hochschule Darmstadt
Wissenschaftler beobachten, wie Oxytocin zentrale Schaltstellen im Gehirn erreicht und das Verhalten beeinflusst
Kuschelhormon, Treuehormon, Angstlöser – häufig gebrauchte Schlagwörter für das Neuropeptid Oxytocin, das sich in den letzten Jahren als ein Stoff erwiesen hat, der unser Verhalten in zentralen Regionen des Gehirns positiv beeinflussen kann. Was jedoch bisher völlig unklar war: Wie gelangt dieser Botenstoff aus dem Hypothalamus in die Hirnbereiche, die ...
Ein neuartiger Biopolymer-Film aus Lachs-DNA mit Silber-Nanopartikeln speichert Informationen kostengünstig und umweltverträglich.
Entstanden ist das organische System in fächer- und länderübergreifender Zusammenarbeit von Wissenschaftlern des DFG-Centers for Functional Nanostructures (CFN) am KIT und des Institute of Photonics Technologies an der National Tsing Hua University in Taiwan. Der DNA-Datenspeicher eignet sich unter anderem für biotechnische Anwendungen, etwa als Bauteil in Biosensoren.
Das System ...
Bildveröffentlichung der Europäischen Südsternwarte (Garching) - Mit dem Very Large Telescope (VLT) der ESO haben das bislang detailreichste Infrarotbild der Sternkinderstube des Carinanebels aufgenommen. Es zeigt vor dem spektakulären Hintergrund einer himmlischen Landschaft auf Gas, Staub und jungen Sterne zahlreiche nie gesehene Details und zählt zu den atemberaubendsten VLT-Bildern überhaupt.
Im Herzen der südlichen Milchstraße, im Sternbild Carina (Der Schiffskiel, [1]), befindet sich in einer Entfernung von etwa 7500 Lichtjahren die Sternkinderstube des Carinanebels. Diese ausgedehnte Wolke aus leuchtendem Gas und Staub ist von der Erde aus gesehen eine der nächstgelegenen Geburtsstätten massereicher Sterne.
Der Nebel beinhaltet einige der hellsten und ...
Auf der embedded world identifizieren Wissenschaftler der Fraunhofer ESK Lücken im Funkspektrum, um diese für zusätzliche Übertragungen zu nutzen.
Der in Halle 5, Stand 5-228, vorgestellte Prototyp zeigt das Funkspektrum in einem 3D-Spektrogramm, markiert die prognostizierten Lücken und prüft deren Eintreffen. Diese Methode, Cognitive Radio, verbessert die Übertragungsqualität in einem bereits vollen Funkspektrum ohne aufwändiges, statisches Koexistenzmanagement. Ziel ist eine höhere Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit von Funk für die Automatisierung.
...
Eine Puppe in der Puppe und noch eine drumherum – so erklärt Thomas Fässler seine Moleküle: Er packt ein Atom in einem Käfig in noch ein weiteres Atomgerüst.
Mit ihrer großen Oberfläche könnten solche Strukturen als hocheffiziente Katalysatoren dienen. Wie bei dem russischen Holzspielzeug sitzt ganz innen drin ein einzelnes kleines Zinnatom, eingepackt in eine Hülle aus zwölf Kupferatomen, und diese ist nochmals umgeben von weiteren 20 Zinnatomen.
In der Arbeitsgruppe von Professor Fässler am Institut für Anorganische ...
Anzeige
Anzeige

Zwerggalaxie hat großen Hunger
08.02.2012 | Physik Astronomie
Anti-Angst-Hormon Oxytocin wird gezielt an seine Wirkorte im Gehirn transportiert
08.02.2012 | Biowissenschaften Chemie
Obstacles No Barrier to Higher Speeds for Worms
08.02.2012 | Biowissenschaften Chemie
»Jede Sekunde zählt« Erster Internationaler Kongress zu Rettungsdienstsystemen in Neu Delhi
08.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Bauwerke gebrauchstauglich halten
08.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Wissenschaft im Dialog-Veranstaltungen im Wissenschaftsjahr 2012
08.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten