Группе исследователей из Делфтского технологического университета (Technische Universiteit Delft) удалось заставить работать органические диэлектрики в качестве металлических проводников, просто соединив их вместе.
По мнению некоторых учёных, новая технология поможет создать новые типы молекулярной электроники – например, пластичные фотоэлементы для производства солнечной энергии.
О возможности проявления металлических свойств у системы из двух органических веществ было известно уже давно, но устойчивой передачи заряда получить до сих пор не удавалось.
Во-первых, в неметаллических органических проводниках или полупроводниках при низких температурах наблюдается резкое скачкообразное увеличение сопротивления.
Во-вторых, для проводимости требуется химическая реакция между двумя соединениями, а это накладывает серьёзные технологические ограничения на использование такого эффекта в конкретных устройствах.
В ходе эксперимента были под давлением соединены два полимера – тетратиофульвален (tetrathiofulvalen – TTF) и тетрацианохинодиметан (tetracyanoquinodimethane – TCNQ). По словам руководителя исследования Альберто Морпурго (Alberto Morpurgo), для эмуляции металлических свойств этого оказалось достаточно.
Измерив сопротивление в четырёх точках в области контакта кристаллов при различных температурах, исследователи обнаружили, что оно колеблется от 1000 до 10 000 ом. То есть органические вещества вели себя подобно металлам, у которых сопротивление уменьшается пропорционально изменению температуры.
Доктор Морпурго считает очень важным тот факт, что разработанная методика не подразумевает каких-либо химических связей между TTF and TCNQ, а также то, что эффект возникает исключительно при взаимодействии крайних молекулярных слоёв.
“В наших лучших образцах сопротивление уменьшается в соответствии с температурным режимом, как в металлах”, – говорит соавтор исследования Анна Молинари (Anna Molinari).
Ещё одним важным результатом эксперимента оказалось то, что проводимость наблюдалась лишь во внешних молекулярных слоях TTF и TCNQ – в своеобразной “полоске” толщиной 2 нанометра. К примеру, арсенид галлия проявляет полупроводниковые свойства лишь при определённой толщине материала.
Джон Кёртли (John Kirtley) из университета Аугсбурга (Universität Augsburg) считает, что использование нового механизма передачи заряда позволит разработать более сложную микроэлектронику. “Вам нужен лишь один молекулярный слой для превращения диэлектриков в проводники, и это значительное достижение”, – говорит он.
Авторы исследования верят, что если будут найдены другие материалы с аналогичными свойствами, технология производства многих миниатюрных устройств может быть значительно упрощена: не понадобится ни химических реакций, ни значительных размеров кристаллов.
А доктор Александр Бринкман (Alexander Brinkman) из университета Твенте (Universiteit Twente) полагает, что обнаруженный феномен, возможно, будет способствовать созданию новых типов сверхпроводников.