دانشمندان مرکز Philips Research و دانشگاه گرونینگن هلند برای اولین بار موفق شدند آرایهای از دیودهای مولکولی را با کارایی بالا روی زیرلایههای استاندارد قرار دهند. ضخامت این دیودهای مولکولی ۵/۱ نانومتر بوده و از آنها میتوان درمدارهای مجتمع الکترونیکی پلاستیکی استاندارد استفاده نمود.
ساخت آرایه های مولکولی خودسامان
دانشمندان مرکز Philips Research و دانشگاه گرونینگن هلند برای اولین بار موفق شدند آرایهای از دیودهای مولکولی را با کارایی بالا روی زیرلایههای استاندارد قرار دهند. ضخامت این دیودهای مولکولی ۵/۱ نانومتر بوده و از آنها میتوان درمدارهای مجتمع الکترونیکی پلاستیکی استاندارد استفاده نمود.
الکترونیک مولکولی با توجه به مبانی ساخت آن که همان خود ساماندهی مولکولی میباشد روش نوید بخش جدیدی در تولید مدارهای الکترونیکی به شمار میآید، که میتواند در کنار دیگر روشهای مرسوم پردازش نیمهرساناها به کار رود.
اگر چه الکترونیک مولکولی هنوز موضوعی جدید به شمار میآید اما میتوان آن را مرحله تکاملی بعدی الکترونیک پلاستیکی دانست. الکترونیک مولکولی این قابلیت را دارد که المانهایی جهت مدارهای الکترونیکی تولید کند به طوریکه تنها با قرار دادن آنها داخل یک تک لایه مولکولی کاربردی شوند. به این ترتیب دیگر به جای استفاده از روشهایی مانند لیتوگرافی نوری یا چاپ برای حکاکی و ایجاد ویژگیهای مدارهای نانو مقیاس، میتوان با استفاده از طراحیهای الکترونیک مولکولی، از مولکولهای آلی که به طور خود به خود و به صورت خودسامان ساختارها را تصحیح میکنند استفاده نمود. دانشمندان با الهام از طبیعت به این پدیده یعنی استفاده از ساختارهای خودسامان، که کارآیی بسیار زیادی در رسانش بار دارند، دست یافتهاند. فوتوسنتز گیاهان و نیز سیستم عصبی موجود در حیوانات که با دقتی فراتر از هر دستگاه و فرآیند بشری انجام میشود را میتوان نمونههایی طبیعی از این پدیده دانست.
به گفته Dago de Leeuw از اعضاء گروه تحقیقاتی Philips Research که در این طرح تحقیقاتی مشترک فعالیت دارد، الکترونیک مولکولی با فناوریهای مربوط به ICهای سیلیکونی سازگاری ندارد و در عوض گزینه جالب توجهی برای تولید الکترونیک پلاستیکی به شمار میآید، که در صورت محقق شدن، نوید بخش کاهش قابل توجه هزینههای فرآوری و امکان انجام آنها در دمای پائین است.
در حالیکه طی ۱۰ تا ۲۰ سال گذشته کارهای تحقیقی زیادی در این زمینه ا نجام شده است، اما تاکنون محققان نتوانستهاند به روشی مطمئن در ساخت الکترونیک مولکولی دست یابند. دیودهای الکترونیک مولکولی منظم را زمانی میتوان تهیه کرد که این مولکولها بین دو الکترود فلزی (مانند طلا) ساندویچ شده باشند. به این منظور از مولکولهایی استفاده میشود که در شرایط مناسب بتوانند به طور خود به خود یک تک لایه متراکم به هم فشرده را روی الکترود پائینی تشکیل دهند. تاکنون دانشمندان به روشهای مختلفی سعی کردهاند یک الکترود فلزی را مستقیماً روی این تک لایه رسوب دهند. اما در عین حال این روشها با توجه به ضخامت بسیار کم تک لایه یک تا ۲ نانومتر، موفقیتآمیز نبوده و منجر به اتصال کوتاه بین الکترودها شده است.
اما در این فناوری، از تک لایههایی محدود به حفرههای از پیش تعریف شده داخل پلیمری که روی الکترود پائینی قرار داده شده استفاده میشود. رمز موفقیت این دانشمندان، رسوب دهی یک لایه الکترودی پلاستیکی اضافی روی این تک لایه قبل از رسوب دهی الکترود فلزی است.
به این ترتیب، الکترود پلاستیکی به صورت حفاظی برای تک لایه مولکولی عمل کرده و امکان رسوب دهی الکترود طلایی بدون هر گونه آسیبی به تک لایه، فراهم میشود. دکتر Bert De Boer استادیار مرکز علم مواد دانشگاه گرونینگن که سرپرستی این طرح تحقیقی را هم بر عهده دارد در این باره میگفت: « ما بر اساس فرآیند خودآرایی مولکولی روش مطمئنی برای ساخت دیودهای مولکولی توسعه دادیم. با این کار برای اولین بار توانستیم به اندازهگیریهای تکرار پذیر در محل اتصالات مولکولی دست یابیم که در بررسی کاربردهای بالقوه الکترونیک مولکولی بسیار ضروری است».
موفقیت این طرح تحقیقی، حاکی از موقعیت پیشگامی دانشگاه گرونینگن و مرکز Philips Research در زمینه تحقیقات الکترونیک پلاستیکی است و این طرح همچنین زیر بنایی قوی را در توسعه کاربردهای جدید المانهای الکترونیکی که کاربرد آنها تنها به یک لایه مولکولی محدود میشود فراهم میکند.
جزئیات این روش در مجله Nature به چاپ رسیده است.
