انواع الکترونیک مولکولی

آلکان ها

آلکانتیول ها ساده ترین و گسترده ترین گونه های مولکولی هستند و به عنوان لایه های عایق عمل می کنند. آنها همچنین سیستم های نامزد عالی ای را برای مدل سازی و آزمایش برآوردهای نظری ما ارائه می دهند. متداول ترین عددی که افراد برای آلکان ها استخراج می کنند، پارامتر بتا است که ثابت فروپاشی نمایی الکترون ها را در تونل زنی از میان گاف نواری آنها توصیف می کند.

از لحاظ عملیاتی، فرد مقاومت هر مولکول را برای یک سری از طول های فزاینده آلکان ها اندازه می گیرد و تناسب یا برازش نمایی، بتا را می دهد. اکثر نظریه ها برای بتا تقریباً 0.8/C را به دست می دهند، که با برآوردهای ساده پشتیبان مطابقت دارد. به طور قابل ملاحظه ای، حتی سطوح جاری نیز گردآوری شده است، و به نظر می رسد الگوی روشنی را نشان می دهد که از نظریه های ساده نیز قابل توجیه است.

آروماتیک ها

مولکول های معطر مزدوج با همپوشانی رزونانس اوربیتال های pz موازی روی هر حلقه معطر، بار را هدایت می کنند. در حالی که این امر باعث ایجاد شور و شوق اولیه در مورد سیم های مولکولی شد، مشکل در هدایت ذاتی سیم ها نیست، بلکه دشواری انتقال بارها از سیم به کابل ها است. در حالی که ایجاد نظریه های "اولین اصول" سیم های مولکولی مد شده است (ما خودمان تعدادی از آنها را ساخته ایم)، در حال حاضر متوجه می شویم که آنها اغلب با نظریه های ساده، حداقل نیمه کمی، منطقی می شوند.

یکی از بزرگ ترین مشکلات اندازه گیری روی تک مولکول ها، برقراری تماس الکتریکی قابل تکرار با تنها یک مولکول و انجام این کار بدون اتصال کوتاه الکترودها است. از آن جا که فناوری فوتولیتوگرافی کنونی قادر به ایجاد شکاف الکترود به اندازه کافی کوچک برای تماس با دو سر مولکول های آزمایش شده (از مرتبه نانومتر) نیست، از استراتژی های جایگزین استفاده می شود. این موارد شامل شکاف هایی به اندازه مولکولی به نام اتصالات شکسته می باشد که در آن یک الکترود نازک تا زمان شکستن کشیده می شود.

یکی از راه های حل مشکل اندازه، این است که نانو ذرات عملکردی مولکولی را به دام بیندازید (فاصله بین ذرات با اندازه مولکول ها مطابقت دارد) و بعداً با واکنش تبادل مکان، مولکول را هدف قرار دهید. روش دیگر استفاده از نوک میکروسکوپ تونلی روبشی (STM) (scanning tunneling microscope) برای تماس مولکول های چسبیده در انتهای دیگر به یک بستر فلزی است. یکی دیگر از روش های متداول برای اتصال مولکول ها به الکترودها، استفاده از میل شیمیایی بالای گوگرد به طلا است.

اگرچه مفید است، لنگر زدن غیر اختصاصی است و بنابراین مولکول ها را به طور تصادفی به تمام سطوح طلا متصل می کند و مقاومت تماس بستگی زیادی به هندسه دقیق اتمی اطراف محل لنگر انداختن دارد و در نتیجه ذاتاً تکرارپذیری اتصال را به خطر می اندازد. برای دور زدن این مسئله، آزمایشات نشان داده است که فولرن ها می توانند به دلیل وجود سیستم های پی مزدوج بزرگ که می توانند به طور الکتریکی با تعداد بیشتری اتم همزمان با یک اتم گوگرد تماس برقرار کنند، نامزد مناسبی برای استفاده به جای گوگرد هستند.

جا به جایی از الکترودهای فلزی به الکترودهای نیمه هادی باعث می شود تا خواص متناسب تری ایجاد شود و بنابراین کاربردهای جالب تری نیز ایجاد شود. برخی از مفاهیم برای تماس با مولکول های آلی با استفاده از الکترودهای نیمه رسانا وجود دارد، برای مثال با استفاده از نانوسیم های آندرنید ایندیوم با یک بخش تعبیه شده از مواد فسفید ایندیوم وسیع تر به عنوان یک مانع الکترونیکی برای پل زدن توسط مولکول ها.