امکان استفاده از مولکول C60 به‌عنوان سوئیچ‌های مولکولی القایی و ترانزیستورهای تک‌مولکولی

آقای دکتر علیرضا صفّارزاده دانشیار فیزیک ماده چگال دانشگاه پیام نور تهران در قالب پژوهشی به بررسی ترابرد الکتریکی و مشخصه جریان – ولتاژ یک تک‌مولکول C60 متصل به الکترودهای فلزی پرداخته و اثر اتصالات مختلف الکترود با این مولکول را بررسی نموده است.

 آقای دکتر علیرضا صفّارزاده دانشیار فیزیک ماده چگال دانشگاه پیام نور
تهران در قالب پژوهشی به بررسی ترابرد الکتریکی و مشخصه جریان – ولتاژ یک
تک‌مولکول C60 متصل به الکترودهای فلزی پرداخته و اثر اتصالات مختلف الکترود با
این مولکول را بررسی نموده است.

یکی از مولکول‌هایی که به عنوان عنصر اصلی سازنده قطعات الکترونیکی نقش مهمی در
کوچک‌سازی دستگاه‌ها و بالا بردن حجم انباشت اطلاعات دارد، مولکول فولرین C60
است که در سال‌های اخیر توسط محققین آزمایش‌های متعددی روی آن به‌عمل آمده است.

دکتر صفارزاده در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه توسعه فناوری‌نانو اذعان
داشت: “در مولکول فولرین به دلیل داشتن هندسه خاص، نحوه اتصال الکترودها با آن
برای عبور جریان، به مقدارقابل توجهی به جهت‌گیری مولکول وابسته است. به عبارتی
الکترودها می‌توانند از طریق پیوند با یک اتم، پنج اتم، یا شش اتم کربن با
مولکول جفت‌شده و جریان را هدایت نمایند. تأثیر این جهت‌گیری‌های مختلف که باعث
این تنوع پیوند مولکول-الکترود می‌شود قادر است مشخصه جریان-ولتاژ دستگاه را
بطور چشمگیری تغییر داده که جزئیات آن به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته است”.

وی افزود: “این مولکول، به دلیل ساختار قفسی شکل خود، باعث می‌گردد که جریان
عبوری از آن، جریان حلقه‌ای بزرگی را ایجاد نماید که بسیار بزرگتر از جریان
چشمه-چاهک است. در واقع، این ویژگی ناشی از تقارن بالای مولکول است که خود منجر
به تبهگنی ترازهای مولکولی می‌شود.

یکی دیگر از مشخصه‌های این مولکول داشتن پیوندهای یگانه و دوگانه کربن-کربن با
طول‌های متفاوت است. تاکنون تصور می‌شد که این اختلاف در طول پیوند، تأثیر قابل
ملاحظه‌ای بر جریان‌های عبوری از آن ایجاد نمی‌کند، اما در تحقیق به عمل آمده
نشان داده‌ایم که وارد نمودن این اختلاف باعث شکستن تبهگنی یکی از ترازهای
مولکولی شده که منجر به تغییر عمده‌ای در رفتار الکتریکی مولکول می‌شود”.

دانشیار فیزیک دانشگاه پیام نور تهران در رابطه با نتیجه این پژوهش گفت: “این
تحقیق که مبتنی بر فرمول‌بندی تابع گرین غیر تعادلی و نظریه لانداور است، بوضوح
نشان می‌دهد که از مولکول C60 می‌توان به عنوان سوئیچ‌های مولکولی القایی و
همچنین ترانزیستورهای تک مولکولی استفاده نمود”.

جزئیات این پژوهش در مجله Applied Physics (جلد 103 در سال 2008) منتشر گردیده
است.