Электрический выключатель из одной молекулы проработал год

Электрический выключатель из одной молекулы проработал год

Химики из Китая, США и Израиля создали рекордно устойчивый мономолекулярный электрический переключатель — он способен функционировать на протяжении года. Для того, чтобы включить или выключить его требуется лишь посветить на него светом определенной длины волны. Независимые эксперты отмечают, что стабильность, которой добились китайские ученые, на два порядка превосходит существующие мономолекулярные системы. Исследование опубликовано в журнале Science, кратко о нем сообщает блог Королевского химического общества. 

В роли переключателя выступает молекула, относящаяся к классу диарилэтенов. Она обладает фотохромными свойствами и изменяет свою структуру под действием света: фотоны ультрафиолетового спектра заставляют «склеиваться» между собой фрагменты молекулы, а фотоны видимого диапазона наоборот, разрывают связь и молекула переходит в открытую форму. Последняя, в отличие от закрытой формы, не может проводить электрический ток. 

Химики поместили молекулу диарилэтилена между двумя графеновыми листами, прикрепив ее на «держателях» из трех метиленовых (CH2) фрагментов. Их роль состоит в том, чтобы ограничить влияние электронной системы графена на переключатель. В ранних экспериментах, когда переключатель пытались закрепить между золотыми электродами или углеродными нанотрубками, он «залипал» в одном положении (не проводит или проводит, соответственно) и не переключался обратно.

Экспериментальная часть работы состояла в синтезе графена и его модификации литографическими методами. Так ученые получали подложку, на которой находились рядом два графеновых листа с точечными контактами между собой. Затем химики помещали на подложку раствор молекул-переключателей (диарилэтенов) и инициатора, скрепляющего их с краями графеновых листов. Всего ученые изготовили 46 таких молекулярных устройств.

Затем ученые облучали переключатель светом необходимого спектра и изучали электропроводность системы. Устройство показало устойчивость на протяжении 100 циклов включения и выключения. Кроме того, молекула при температурах около 180 кельвинов сама может обратимо переходить из открытой формы в закрытую — в таком режиме устойчивость системы сохранялась в течение 105-106 циклов. Работоспособность переключателей сохранялась в течение года. 

Как отмечает Иоан Балдеа из Университета Хайдельберга, в большинстве случаев, молекулярные переключатели сохраняли свою работоспособность лишь на минуты, часы — в удачных случаях дни. По словам ученого, эта работа точно окажет большое влияние на науку, однако эксперт не знает, на какую область точно. Важно отметить, что оптический переключатель устойчиво функционировал при комнатной температуре.

В будущем авторы разработки планируют создать каскады переключателей из различных молекул на основе этой технологии. Молекулярные переключатели могут найти применения в молекулярной электронике и оптоэлектронике, а также сверхчувствительных сенсорах.

Владимир Королёв

N+1

Похожие новости:
Немцы создали световой переключатель из одной молекулы
Физикам из Германии удалось использовать свет для управления свойствами молекулы. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Advanced Science, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Констанцского университета. Физики создали световой переключатель из одной молекулы. Она связывает два золотых ..
2015-04-21 1202 0 Технология
0
Ионный двигатель NASA поставил рекорд времени работы
В понедельник NASA объявило, что его передовой ионный ракетный двигатель проработал в течение 48 000 часов, что составляет пять с половиной лет – и это без кофе-брейков и остановок для подачи топлива.  NEXT это солнечный электроракетный двигатель, в котором электричество от солнечных батарей космического корабля используется для питания ионного ..
2013-06-29 1562 3 Технология
0
Ученые создали транзистор из одной молекулы и нескольких атомов
Международная команда исследователей, в которую вошли представители Германии, Японии и США, создала транзистор из одной молекулы и нескольких атомов, используя сканирующий туннельный микроскоп. Результаты были опубликованы в журнале Nature, краткое изложение представил The Guardian. Полученный образец состоит ..
2015-07-23 4023 0 Технология
1
Ионный двигатель НАСА проработал почти пять лет без остановки
Ионный двигатель под названием NEXT установил новый рекорд беспрерывной работы. В лаборатории американского космического агентства NASA он проработал 43 тысячи часов или почти пять лет. Двигатель мощностью семь киловатт предназначен для приведения в движение космических зондов там, ..
2013-01-2 1269 0 Технология
0
Нанопоры помогут в «опознании» единичных молекул белка
Химики из США и Швейцарии под руководством Майкла Майера (Фрибурский университет) разработали методику определения единичных молекул белков по их поведению в зептолитровом объеме специально сконструированной нанопоры. Ученые нашли способ определять одновременно форму, объем, электрический заряд, дипольный момент ..
2017-01-18 3870 0 Технология
0
Ученые создали солнечные панели, работающие днем и ночью
Специалисты из Гарвардского университета совместно с коллегами из MIT (Массачусетского технологического института) разработали солнечные панели, которые могут работать и днем и ночью. Что из себя предстовляет обычная солнечная батарея-Это система из объединённых между собой фотоэлектрических преобразователей, также называемых фотоэлементами. ..
2014-05-27 2841 0 Технология
0
Созданы нановолокна с очень высокой производительностью
Исследователям из «CNRS» и Университета Страсбурга (Universite de Strasbourg), во главе с Nicolas Giuseppone и Бернард Дудин, удалось создать пластиковые волокна с высокой проводимостью, толщина которых составляет всего лишь несколько нанометров, сообщает «WordScience.org». Эти нановолокна, на которые «CNRS» подала ..
2012-04-26 1407 0 Технология
0
Физики создали самые холодные молекулы
Американские ученые создали самые холодные молекулы, охладив газ из натрия и калия (NaK) до 500 нанокельвинов. Об открытии сообщается в журнале Physical Review Letters, а коротко о нем рассказывает издание Live Science. Физики давно размышляют о том, как ведет себя материя при сверхнизких температурах. ..
2015-06-16 1084 0 Технология
1
Создана более совершенная электронная кожа для роботов
Исследователи из Технологического института Джорджии разработали умную кожу для роботов, которая позволит им ощущать прикосновения. Кожа состоит из массивов пьезотранзисторов, созданных на основе вертикально ориентированных нанонитей из оксида цинка. Подобные массивы превращают любое механическое воздействие в электрический ..
2013-05-3 853 0 Технология
0
Создано наножидкое устройство для сортировки молекул ДНК
Исследователи из Корнелльского университета (Cornell University) разработали наножидкое устройство, которое можно использовать для анализа эпигенетических изменений в ДНК, при этом для изучения выделяя одну молекулу за один раз, сообщает «PC-News.info». Эпигенетика — изучение наследуемых изменений в фенотипе или экспрессии ..
2012-05-30 918 0 Технология
1
Ученые придумали материал для поглощения радиоактивных газов
Ученые Великобритании, Франции и США предложили новый экономичный способ извлечения благородных радиоактивных газов из атмосферы и воды. Результаты исследования авторы опубликовали в журнале Nature Materials, кратко с ними можно ознакомиться на сайте Ливерпульского университета. Для извлечения вредных газов ..
2014-07-22 1139 0 Технология
0
Новые транзисторы помогут создать умные окна
Ученые установили, что при температуре ниже 47 градусов Цельсия, ионы ванадия в тонкой пленке диоксида ванадия объединяются попарно в некую кристаллическую структуру, при этом связанные с ними электроны перестают проводить ток. Проводимость может быть восстановлена, если приложить положительное ..
2013-03-21 1057 0 Технология
0
Искусственные кровяные клетки смогут собирать токсины
Ученые  Калифорнийского Университета в Сан-Диего создали наногубку, которая, находясь внутри организма, способна впитывать выделения бактерий, опасные токсины. Также такие губки могут быть использованы против укусов змей и укусов пчел.Чтобы иммунная система человека ..
2013-04-18 956 0 Технология
1
Создан одномолекулярный диод
Исследователи Колумбийского университета сообщили о том, что им удалось создать диод из одной молекулы, который может использоваться в устройствах наномасштаба. Как утверждается в научной статье «Single-Molecule Diodes with High On-Off Ratios through Environmental Control», новая технология позволяет ..
2015-06-03 998 0 Технология
0
Ученые создали молекулу в форме олимпийских колец
Британским ученым удалось синтезировать и сфотографировать молекулу, форма которой напоминает пять олимпийских колец. Новая молекула, длина которой составляет немногим больше одной миллиардной метра, получила название "олимпицен" – в силу своей уникальной формы. Проект осуществили ..
2012-05-30 1100 0 Технология
0