आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स: Difference between revisions

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''एक अणु मे इलेक्ट्रॉन वितरण के क्वांटम यांत्रिक अध्ययन के लिए,स्टीरियोइलेक्ट्रानिक्स देखें ।''
{{Use American English|date = April 2019}}
आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स इलेक्ट्रॉनिक घटकों के निर्माण के लिए आणविक निर्माण ब्लॉकों का अध्ययन और अनुप्रयोग है।यह एक अंतःविषय क्षेत्र है जो भौतिकी, रसायन विज्ञान और सामग्री विज्ञान को फैलाता है।एकीकृत सुविधा इलेक्ट्रॉनिक घटकों को गढ़ने के लिए आणविक निर्माण ब्लॉकों का उपयोग है।गुणों के आणविक-स्तरीय नियंत्रण द्वारा पेश किए गए इलेक्ट्रॉनिक्स में आकार में कमी की संभावना के कारण, आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स ने बहुत उत्साह उत्पन्न किया है।यह छोटे पैमाने पर पारंपरिक सिलिकॉन एकीकृत सर्किट की अग्रिम सीमाओं से परे मूर के नियम का विस्तार करने के लिए एक संभावित साधन प्रदान करता है।<ref>{{Cite book|last=Petty |first=M.C. |author2=Bryce, M.R. |author3=Bloor, D. |name-list-style=amp |title=Introduction to Molecular Electronics |publisher=Oxford University Press |date=1995 |location=New York |pages=1–25 |isbn=0-19-521156-1}}</ref>


== आणविक पैमाना इलेक्ट्रॉनिक्स ==
आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स इलेक्ट्रॉनिक घटकों के निर्माण के लिए आणविक मूलभूत अंग का अध्ययन और अनुप्रयोग है। यह एक अंतःविषय क्षेत्र है जो भौतिकी, रसायन विज्ञान और द्रव्यात्मक विज्ञान तक फैला है। एकीकृत वैशिष्ट्य इलेक्ट्रॉनिक घटकों को बनाने के लिए आणविक मूलभूत अंग का उपयोग है। गुणों के आणविक-स्तरीय नियंत्रण द्वारा पेश किए गए इलेक्ट्रॉनिक्स के आकार में कमी की संभावना के कारण, आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स ने बहुत आवेश उत्पन्न किया है। यह मूर के नियम को छोटे पैमाने पर परमाणु रहित सिलिकॉन एकीकृत परिपथों की अग्रिम सीमाओं का विस्तार करने के लिए एक संभावित साधन प्रदान करता है।<ref>{{Cite book|last=Petty |first=M.C. |author2=Bryce, M.R. |author3=Bloor, D. |name-list-style=amp |title=Introduction to Molecular Electronics |publisher=Oxford University Press |date=1995 |location=New York |pages=1–25 |isbn=0-19-521156-1}}</ref>
{{main|Molecular scale electronics}}
 
== आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स पैमाना ==
{{main|आणविक इलेक्ट्रानिक्स पैमाना }}
{{Nanoelectronics}}
{{Nanoelectronics}}
आणविक स्केल इलेक्ट्रॉनिक्स, जिसे एकल-अणु इलेक्ट्रॉनिक्स भी कहा जाता है, नैनो टेक्नोलॉजी की एक शाखा है जो इलेक्ट्रॉनिक घटकों के रूप में एकल अणुओं, या एकल अणुओं के नैनोस्केल संग्रह का उपयोग करती है। क्योंकि एकल अणु संभवत: सबसे छोटी स्थिर संरचनाओं का गठन करते हैं, यह लघुकरण विद्युत सर्किट को सिकोड़ने के लिए अंतिम लक्ष्य है।
आणविक इलेक्ट्रानिक्स पैमाना, जिसे एकल-अणु इलेक्ट्रॉनिक्स भी कहा जाता है, नैनो तकनीक की एक शाखा है जो इलेक्ट्रॉनिक घटकों के रूप में एकल अणुओं, या एकल अणुओं के नैनोपैमाना संग्रह का उपयोग करती है। क्योंकि एकल अणु संभवत: सबसे छोटी स्थिर संरचनाओं का निर्माण करते हैं, इसलिए यह लघुकरण विद्युत परिपथ संकुचन के लिए एकमात्र उद्देश्य है।


पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण पारंपरिक रूप से थोक सामग्री से बने होते हैं। थोक तरीकों की अंतर्निहित सीमाएं हैं, और तेजी से मांग और महंगी बढ़ रही हैं। इस प्रकार, विचार का जन्म हुआ कि घटकों को इसके बजाय परमाणु द्वारा परमाणु द्वारा एक रसायन विज्ञान प्रयोगशाला (नीचे) में परमाणु द्वारा बनाया जा सकता है, क्योंकि उन्हें थोक सामग्री (शीर्ष नीचे) से बाहर नक्काशी करने का विरोध किया गया था। एकल-अणु इलेक्ट्रॉनिक्स में, थोक सामग्री को एकल अणुओं द्वारा बदल दिया जाता है। यही है, एक पैटर्न पाड़ के बाद सामग्री को हटाकर या लागू करके संरचनाएं बनाने के बजाय, परमाणुओं को एक रसायन विज्ञान प्रयोगशाला में एक साथ रखा जाता है। उपयोग किए गए अणुओं में गुण होते हैं जो पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक घटकों जैसे कि तार, ट्रांजिस्टर या रेक्टिफायर से मिलते जुलते हैं। एक पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक घटक के रूप में एक अणु का उपयोग करने की यह अवधारणा पहली बार 1974 में अविराम और रैटनर द्वारा प्रस्तुत की गई थी, जब उन्होंने दाता और स्वीकर्ता साइटों से बना एक सैद्धांतिक आणविक रेक्टिफायर का प्रस्ताव किया था जो एक दूसरे से अछूता हैं।<ref>{{Cite journal|last1=Aviram|first1=Arieh|last2=Ratner|first2=Mark A.|date=15 November 1974|title=Molecular rectifiers|journal=Chemical Physics Letters|language=en|volume=29|issue=2|pages=277–283|doi=10.1016/0009-2614(74)85031-1|bibcode=1974CPL....29..277A}}</ref>
पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण परंपरागत रूप से स्थूल पदार्थ से बने होते हैं। स्थूल विधियों मे अंतर्निहित सीमाएं होती हैं, और तेजी से मांग और महंगी होती जाती  हैं। इस प्रकार, यह विचार उत्पन्न हुआ कि घटकों को परमाणु द्वारा एक रसायन विज्ञान प्रयोगशाला (नीचे से शीर्ष) में परमाणु द्वारा बनाया जा सकता है, क्योंकि उन्हें स्थूल पदार्थ (उच्च से निम्न) से उत्कीर्णन का विरोध किया जाता है। एकल-अणु इलेक्ट्रॉनिक्स में, स्थूल पदार्थ को एकल अणुओं द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। यथार्थ, किसी प्रतिलिपि के बाद पदार्थ को हटाकर या लागू करके संरचनाएं बनाने के अतिरिक्त, परमाणुओं को एक रसायन विज्ञान प्रयोगशाला में एक साथ रखा जाता है। उपयोग किए गए अणुओं में ऐसे गुण होते हैं जो क्रमागत इलेक्ट्रॉनिक घटकों जैसे कि तार, ट्रांजिस्टर या दिष्टकारी के समान होते हैं। क्रमागत इलेक्ट्रॉनिक घटक के रूप में एक अणु का उपयोग करने की यह अवधारणा पहली बार 1974 में '''अविराम''' और '''रैटनर''' द्वारा प्रस्तुत की गई थी, जब उन्होंने दाता और स्वीकर्ता स्थितियो से बना एक सैद्धांतिक आणविक दिष्टकारी का प्रस्ताव किया था जो एक दूसरे से भिन्न हैं।<ref>{{Cite journal|last1=Aviram|first1=Arieh|last2=Ratner|first2=Mark A.|date=15 November 1974|title=Molecular rectifiers|journal=Chemical Physics Letters|language=en|volume=29|issue=2|pages=277–283|doi=10.1016/0009-2614(74)85031-1|bibcode=1974CPL....29..277A}}</ref>
एकल-अणु इलेक्ट्रॉनिक्स एक उभरता हुआ क्षेत्र है, और विशेष रूप से आणविक आकार के यौगिकों से युक्त पूरे इलेक्ट्रॉनिक सर्किट अभी भी महसूस किए जाने से बहुत दूर हैं। हालांकि, अधिक कंप्यूटिंग शक्ति के लिए निरंतर मांग, साथ में वर्तमान दिन की अंतर्निहित सीमाओं के साथ लिथोग्राफिक तरीकों से संक्रमण अपरिहार्य लगता है। वर्तमान में, ध्यान दिलचस्प गुणों के साथ अणुओं की खोज करने और आणविक घटकों और इलेक्ट्रोड की थोक सामग्री के बीच विश्वसनीय और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य संपर्क प्राप्त करने के तरीके खोजने पर है।


आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स 100 नैनोमीटर से कम दूरी के क्वांटम दायरे में संचालित होता है। एकल अणुओं के लिए लघुकरण नीचे एक शासन में पैमाने को नीचे लाता है जहां क्वांटम यांत्रिकी प्रभाव महत्वपूर्ण हैं। पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक घटकों में मामले के विपरीत, जहां इलेक्ट्रॉनों को बिजली के आवेश के निरंतर प्रवाह की तरह कम या ज्यादा भरा या खींचा जा सकता है, एक एकल इलेक्ट्रॉन का स्थानांतरण सिस्टम को काफी बदल देता है। चार्जिंग के कारण ऊर्जा की महत्वपूर्ण मात्रा को सेटअप के इलेक्ट्रॉनिक गुणों के बारे में गणना करते समय ध्यान में रखा जाना चाहिए और आस -पास की सतहों के संचालन के लिए दूरी के लिए अत्यधिक संवेदनशील है।
एकल-अणु इलेक्ट्रॉनिक्स एक उभरता हुआ क्षेत्र है, और विशेष रूप से आणविक आकार के यौगिकों से युक्त सम्पूर्ण इलेक्ट्रॉनिक परिपथ अभी भी अनुभव किए जाने से बहुत दूर हैं। हालांकि, अधिक अभिकलन क्षमता के लिए निरंतर मांग, वर्तमान समय मे विधियों की अंतर्निहित सीमाओं के साथ परिवर्तन अवश्य प्रतीत होता है। वर्तमान में, रोचक गुणों के साथ अणुओं की खोज करने और आणविक घटकों और इलेक्ट्रोड की स्थूल पदार्थ के बीच विश्वसनीय और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य संपर्क प्राप्त करने के तरीके खोजने पर ध्यान केंद्रित किया गया है।


[[Image:Rotaxane cartoon.jpg|thumb|left|एक रोटैक्सेन का ग्राफिकल प्रतिनिधित्व, एक आणविक स्विच के रूप में उपयोगी है]]
आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स 100 नैनोमीटर से कम दूरी के क्वांटम दायरे में संचालित होता है। एकल अणुओं के लिए लघुकरण पैमाने को एक ऐसी व्यवस्था में लाता है जहां क्वांटम यांत्रिकी प्रभाव महत्वपूर्ण होता हैं। पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक घटकों में स्थिति के विपरीत, जहां इलेक्ट्रॉनों को विद्युत आवेश के निरंतर प्रवाह की तरह कम या ज्यादा भरा या निकाला जा सकता है, एकल इलेक्ट्रॉन का स्थानांतरण प्रणाली को महत्वपूर्ण रूप से बदल देता है। स्थापित इलेक्ट्रॉनिक गुणों के बारे में गणना करते समय आवेशन के कारण ऊर्जा की पर्याप्त मात्रा को ध्यान में रखा जाना चाहिए और आस -पास की संवाहक सतहों के संचालन के लिए दूरी के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होना चाहिए।
एकल अणुओं पर मापने के साथ सबसे बड़ी समस्याओं में से एक केवल एक अणु के साथ प्रजनन योग्य विद्युत संपर्क स्थापित करना और इलेक्ट्रोड को शॉर्टकट किए बिना ऐसा करना है।क्योंकि वर्तमान फोटोलिथोग्राफिक तकनीक इलेक्ट्रोड अंतराल का उत्पादन करने में असमर्थ है, जो परीक्षण किए गए अणुओं के दोनों छोरों से संपर्क करने के लिए काफी छोटा है (नैनोमीटर के क्रम में) वैकल्पिक रणनीतियों को उपयोग में रखा जाता है।इनमें आणविक-आकार के अंतराल शामिल हैं जिन्हें ब्रेक जंक्शन कहा जाता है, जिसमें एक पतला इलेक्ट्रोड तब तक फैला हुआ है जब तक कि यह टूट जाता है।गैप आकार के मुद्दे पर आने के तरीके में से एक आणविक कार्यात्मक नैनोकणों (इंटर्ननोपार्टिकल रिक्ति अणुओं के आकार में सक्षम है) और बाद में जगह विनिमय प्रतिक्रिया द्वारा लक्ष्य अणु को फंसाने के द्वारा अंतराल आकार का मुद्दा है।<ref>{{cite journal | last1 = Jafri | first1 = S. H. M. | title = Assessment of a nanoparticle bridge platform for molecular electronics measurements | display-authors = etal | year = 2010 | url = http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-4484/21/43/435204/meta | journal = Nanotechnology | volume = 21 | issue = 43 | page = 435204 | doi = 10.1088/0957-4484/21/43/435204 | pmid = 20890018 | bibcode = 2010Nanot..21Q5204J }}</ref> एक अन्य विधि एक धातु सब्सट्रेट के दूसरे छोर पर पालन किए गए अणुओं से संपर्क करने के लिए एक स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप (एसटीएम) की नोक का उपयोग करना है।<ref>{{cite journal |last=Gimzewski |first=J.K. |author2=Joachim, C. |title=Nanoscale science of single molecules using local probes |journal=Science |volume=283 |pages=1683–1688 |date=1999 |doi=10.1126/science.283.5408.1683 |pmid=10073926 |issue=5408|bibcode= 1999Sci...283.1683G}}</ref> इलेक्ट्रोड के लिए अणुओं को लंगर करने के लिए एक और लोकप्रिय तरीका है सोने के लिए सल्फर के उच्च रासायनिक आत्मीयता का उपयोग करना;हालांकि, एंकरिंग गैर-विशिष्ट है और इस प्रकार अणुओं को बेतरतीब ढंग से सभी सोने की सतहों पर लंगर डालती है, और संपर्क प्रतिरोध एंकरिंग की साइट के आसपास सटीक परमाणु ज्यामिति पर अत्यधिक निर्भर है और इस तरह से कनेक्शन की प्रतिलिपि प्रस्तुत करने की क्षमता से समझौता करता है।बाद के मुद्दे को दरकिनार करने के लिए, प्रयोगों से पता चला है कि फुलरीन बड़े संयुग्मित π- सिस्टम के कारण सल्फर के बजाय उपयोग के लिए एक अच्छा उम्मीदवार हो सकता है जो सल्फर के एक परमाणु की तुलना में एक बार में कई और परमाणुओं से संपर्क कर सकता है।<ref>[http://isis.ku.dk/kurser/index.aspx?kursusid=25537&xslt=simple6&param1=140150&param8=false Sørensen, J.K.] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20160329183231/https://isis.ku.dk/kurser/index.aspx?kursusid=25537&xslt=simple6&param1=140150&param8=false |date=2016-03-29 }}. (2006). "Synthesis of new components, functionalized with (60)fullerene, for molecular electronics". 4th Annual meeting - CONT 2006, University of Copenhagen.</ref> धातु इलेक्ट्रोड से अर्धचालक इलेक्ट्रोड में बदलाव अधिक अनुरूप गुणों के लिए और इस प्रकार अधिक दिलचस्प अनुप्रयोगों के लिए अनुमति देता है।अर्धचालक-केवल इलेक्ट्रोड का उपयोग करके कार्बनिक अणुओं से संपर्क करने के लिए कुछ अवधारणाएं हैं, उदाहरण के लिए, अणुओं द्वारा पपड़ी के लिए इलेक्ट्रॉनिक बाधा के रूप में उपयोग किए जाने वाले व्यापक बैंडगैप सामग्री इंडियम फॉस्फाइड के एक एम्बेडेड खंड के साथ इंडियम आर्सेनाइड नैनोवायर का उपयोग करके।<ref>{{cite journal |last=Schukfeh |first=Muhammed Ihab |author2=Storm, Kristian |author3=Mahmoud, Ahmad |author4=Søndergaard, Roar R. |author5=Szwajca, Anna| author6=Hansen, Allan |author7=Hinze, Peter |author8=Weimann, Thomas |author9=Fahlvik Svensson, Sofia |author10=Bora, Achyut |author11=Dick, Kimberly A. |author12=Thelander, Claes |author13=Krebs, Frederik C. |author14=Lugli, Paolo |author15=Samuelson, Lars |author16=Tornow, Marc |title=Conductance Enhancement of InAs/InP Heterostructure Nanowires by Surface Functionalization with Oligo(phenylene vinylene)s |journal=ACS Nano |volume=7 |pages=4111–4118 |date=2013 |doi=10.1021/nn400380g |pmid=23631558 |issue=5}}</ref>
 
एकल-अणु इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए सबसे बड़ी बाधाओं में से एक व्यावसायिक रूप से शोषण किया जाता है, एक आणविक आकार के सर्किट को थोक इलेक्ट्रोड से जोड़ने के लिए साधन की कमी है जो प्रजनन योग्य परिणाम देता है।यह भी समस्या यह है कि एकल अणुओं पर कुछ माप क्रायोजेनिक तापमान पर, पूर्ण शून्य के पास किए जाते हैं, जो बहुत ऊर्जा खपत है।
[[Image:Rotaxane cartoon.jpg|thumb|left|आणविक स्विच के रूप मे उपयोगी एक रोटेक्सन का चित्रात्मक निरूपण। ]]
एकल अणुओं पर मापने के साथ सबसे बड़ी समस्याओं में से केवल एक अणु के साथ पुनरुत्पादित और इलेक्ट्रोड को संक्षिप्त रूप से किए बिना विद्युत संपर्क स्थापित करना है। क्योंकि वर्तमान प्रकाश '''फोटोलिथोग्राफिक''' तकनीक परीक्षण किए गए अणुओ के दोनों सिरों से संपर्क करने के लिए पर्याप्त छोटे इलेक्ट्रोड अंतराल का उत्पादन करने में असमर्थ है, (नैनोमीटर के क्रम में) वैकल्पिक रणनीतियों का उपयोग किया जाता है। इनमें आणविक-आकार के अंतराल सम्मिलित हैं जिन्हें अंतराल संयोजन कहा जाता है, जिसमें एक पतला इलेक्ट्रोड तब तक फैला रहता है जब तक कि वह टूट न जाए। अंतराल के आकार के मुद्दे पर काबू पाने का एक तरीका आणविक कार्यात्मक नैनोकणों (इंटर्ननोपार्टिकल रिक्ति अणुओं के आकार में सक्षम है) और बाद में स्थान विनिमय प्रतिक्रिया द्वारा लक्ष्य अणु को संरक्षित करना है।<ref>{{cite journal | last1 = Jafri | first1 = S. H. M. | title = Assessment of a nanoparticle bridge platform for molecular electronics measurements | display-authors = etal | year = 2010 | url = http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-4484/21/43/435204/meta | journal = Nanotechnology | volume = 21 | issue = 43 | page = 435204 | doi = 10.1088/0957-4484/21/43/435204 | pmid = 20890018 | bibcode = 2010Nanot..21Q5204J }}</ref> एक अन्य विधि एक धातु अधःस्तर के दूसरे छोर पर चिपके अणुओं से संपर्क करने के लिए एक अवलोकन टनेलन सूक्ष्मतरंग (एसटीएम) के अग्रभाग का उपयोग करना है।<ref>{{cite journal |last=Gimzewski |first=J.K. |author2=Joachim, C. |title=Nanoscale science of single molecules using local probes |journal=Science |volume=283 |pages=1683–1688 |date=1999 |doi=10.1126/science.283.5408.1683 |pmid=10073926 |issue=5408|bibcode= 1999Sci...283.1683G}}</ref> इलेक्ट्रोड के लिए अणुओं को स्थिरक करने के लिए एक और लोकप्रिय तरीका है सोने के लिए सल्फर के उच्च रासायनिक आत्मीयता का उपयोग करना, हालांकि, समन्वयन गैर-विशिष्ट है और इस प्रकार अणुओं को उपयुक्त ढंग से सभी सोने की सतहों पर सहारा देती है, और संपर्क प्रतिरोध समन्वयन की स्थिति के आसपास सटीक परमाणु ज्यामिति पर अत्यधिक निर्भर है और इस तरह स्वाभाविक रूप से संयोजन की प्रतिलिपि प्रस्तुत करने की क्षमता से समझौता करता है। बाद के मुद्दे को गतिरोध उत्पन्न करने के लिए, प्रयोगों से पता चला है कि फुलरीन सल्फर के अतिरिक्त उपयोग के लिए एक अच्छा प्रार्थक हो सकता है क्योंकि बड़े संयुग्मित π-प्रणाली के कारण जो विद्युत सल्फर के एक परमाणु की तुलना में कई अधिक परमाणुओं से संपर्क कर सकती है।<ref>[http://isis.ku.dk/kurser/index.aspx?kursusid=25537&xslt=simple6&param1=140150&param8=false Sørensen, J.K.] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20160329183231/https://isis.ku.dk/kurser/index.aspx?kursusid=25537&xslt=simple6&param1=140150&param8=false |date=2016-03-29 }}. (2006). "Synthesis of new components, functionalized with (60)fullerene, for molecular electronics". 4th Annual meeting - CONT 2006, University of Copenhagen.</ref> इस प्रकार धातु इलेक्ट्रोड से अर्धचालक इलेक्ट्रोड में बदलाव अधिक अनुरूप गुणों के लिए और अधिक रोचक अनुप्रयोगों के लिए अनुमति देता है। अर्धचालक-केवल इलेक्ट्रोड का उपयोग करके कार्बनिक अणुओं से संपर्क करने के लिए कुछ अवधारणाएं हैं, उदाहरण के लिए, इन्डीयम आर्सेनाइड नैनोलाइनों का उपयोग करके व्यापक ऊर्जा अंतराल पदार्थ के एक अंतर्निहित अवरुद्ध के साथ इंडीयम फॉसफॉइड अणुओ द्वारा लघुपथ किए जाने के लिए इलेक्ट्रॉनिक अवरोध के रूप मे उपयोग किया जाता है।<ref>{{cite journal |last=Schukfeh |first=Muhammed Ihab |author2=Storm, Kristian |author3=Mahmoud, Ahmad |author4=Søndergaard, Roar R. |author5=Szwajca, Anna| author6=Hansen, Allan |author7=Hinze, Peter |author8=Weimann, Thomas |author9=Fahlvik Svensson, Sofia |author10=Bora, Achyut |author11=Dick, Kimberly A. |author12=Thelander, Claes |author13=Krebs, Frederik C. |author14=Lugli, Paolo |author15=Samuelson, Lars |author16=Tornow, Marc |title=Conductance Enhancement of InAs/InP Heterostructure Nanowires by Surface Functionalization with Oligo(phenylene vinylene)s |journal=ACS Nano |volume=7 |pages=4111–4118 |date=2013 |doi=10.1021/nn400380g |pmid=23631558 |issue=5}}</ref>
 
एकल-अणु इलेक्ट्रॉनिक्स के व्यावसायिक उपयोग के लिए सबसे बड़ी बाधाओं में से एक आणविक आकार के परिपथ को स्थूल इलेक्ट्रोड से जोड़ने के लिए साधन की कमी है जो प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य परिणाम देता है।  एकल अणुओं पर साथ ही समस्या यह भी है कि कुछ माप परिशीतन तापमान पर, परम शून्य के करीब किए जाते हैं, जो बहुत ऊर्जा की खपत करता है।


== इतिहास ==
== इतिहास ==


इतिहास में पहली बार आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स का उल्लेख 1956 में जर्मन भौतिक विज्ञानी आर्थर वॉन हिप्पल द्वारा किया गया था,<ref>AR Von Hippel, Molecular Science and Molecular Engineering  - 1959 {{doi|10.1063/1.3060522}}</ref> जिन्होंने पूर्वनिर्मित सामग्रियों का उपयोग करने के बजाय परमाणुओं और अणुओं से इलेक्ट्रॉनिक्स विकसित करने की एक निचली प्रक्रिया का सुझाव दिया, एक विचार जो उन्होंने आणविक इंजीनियरिंग का नाम दिया।हालांकि मैदान में पहली सफलता है
इतिहास में पहली बार आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स का उल्लेख 1956 में जर्मन भौतिक विज्ञानी आर्थर वॉन हिप्पल द्वारा किया गया था,<ref>AR Von Hippel, Molecular Science and Molecular Engineering  - 1959 {{doi|10.1063/1.3060522}}</ref> जिन्होंने पूर्वनिर्मित पदार्थों का उपयोग करने के अतिरिक्त परमाणुओं और अणुओं से इलेक्ट्रॉनिक्स विकसित करने की एक उर्घ्वगामी प्रक्रिया का सुझाव दिया, एक विचार जिसे उन्होंने आणविक अभियांत्रिकी का नाम दिया। हालांकि इस क्षेत्र मे पहली सफलता को 1974 में रैटनर और अविराम के कई लेखों द्वारा विचार किया गया।<ref>Molecular rectifiers Arieh Aviram, Mark A.Ratner, Chemical Physics Letters, 15 November 1974, Pages 277-283 {{doi|10.1016/0009-2614(74)85031-1}}</ref> आणविक दिष्टकारी नामक इस लेख में, उन्होंने दाता स्वीकर्ता समूहों के साथ एक संशोधित आवेश-परिवर्तक अणु के माध्यम से वहन करने की एक सैद्धांतिक गणना प्रस्तुत की, जो केवल एक दिशा में वहन करने की अनुमति देगा,जो अनिवार्य रूप से एक अर्धचालक डायोड के समान है, यह एक ऐसी सफलता थी जिसने आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में कई वर्षों के शोध को प्रेरित किया।
1974 में रैटनर और अविराम के कई लेखों द्वारा विचार किया गया।<ref>Molecular rectifiers Arieh Aviram, Mark A.Ratner, Chemical Physics Letters, 15 November 1974, Pages 277-283 {{doi|10.1016/0009-2614(74)85031-1}}</ref> आणविक रेक्टिफायर नामक इस लेख में, उन्होंने दाता स्वीकर्ता समूहों के साथ एक संशोधित चार्ज-ट्रांसफर अणु के माध्यम से परिवहन की एक सैद्धांतिक गणना प्रस्तुत की, जो केवल एक दिशा में परिवहन की अनुमति देगा, अनिवार्य रूप से एक अर्धचालक डायोड की तरह।यह एक सफलता थी जिसने आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में कई वर्षों के शोध को प्रेरित किया।


== इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए आणविक सामग्री ==
== इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए आणविक पदार्थ ==
{{further|Conductive polymer|Organic electronics}}
{{further|प्रवाहकीय बहुलक और कार्बनिक इलेक्ट्रॉनिक }}


[[File:ConductivePoly.png|300px|thumb|कुछ प्रवाहकीय पॉलिमर की रासायनिक संरचनाएं।शीर्ष बाएं दक्षिणावर्त से: पॉलीसिटिलीन;पाली (पी-फेनिलीन विनाइलीन) | पॉलीफेनिलीन विनिलीन;Polypyrrole (x = nh) और polythiophene (x = s);और पॉलीनिलिन (x = nh/n) और पाली (p-phenylene सल्फाइड) | पॉलीफेनिलीन सल्फाइड (x = s)।]]
[[File:ConductivePoly.png|300px|thumb|कुछ प्रवाहकीय पॉलिमर की रासायनिक संरचनाएं।शीर्ष बाएं दक्षिणावर्त से: पॉलीसिटिलीन;पाली (पी-फेनिलीन विनाइलीन) | पॉलीफेनिलीन विनिलीन;Polypyrrole (x = nh) और polythiophene (x = s);और पॉलीनिलिन (x = nh/n) और पाली (p-phenylene सल्फाइड) | पॉलीफेनिलीन सल्फाइड (x = s)।]]
प्रवाहकीय पॉलिमर का सबसे बड़ा लाभ उनकी प्रक्रिया है, मुख्य रूप से फैलाव द्वारा।प्रवाहकीय पॉलिमर प्लास्टिक नहीं हैं, यानी, वे थर्मोफॉर्मेबल नहीं हैं, फिर भी वे कार्बनिक पॉलिमर हैं, जैसे (इन्सुलेटिंग) पॉलिमर।वे उच्च विद्युत चालकता की पेशकश कर सकते हैं, लेकिन अन्य व्यावसायिक रूप से उपयोग किए जाने वाले पॉलिमर की तुलना में अलग -अलग यांत्रिक गुण हैं।कार्बनिक संश्लेषण के तरीकों का उपयोग करके विद्युत गुणों को ठीक-ठाक किया जा सकता है<ref name="Ullmann">Herbert Naarmann "Polymers, Electrically Conducting" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002 Wiley-VCH, Weinheim. {{doi|10.1002/14356007.a21_429}}</ref> और उन्नत फैलाव।<ref name=nalwa/>
प्रवाहकीय बहुलक का मुख्य रूप से फैलाव द्वारा सबसे बड़ा लाभ उनकी प्रक्रियात्मकता  है। प्रवाहकीय बहुलक प्लास्टिक नहीं हैं, यथार्थ, वे थर्मोफॉर्मेबल नहीं हैं, फिर भी वे कार्बनिक बहुलक हैं, जैसे (ऊष्मारोधी) बहुलक । वे उच्च विद्युत चालकता की पेशकश कर सकते हैं, लेकिन अन्य व्यावसायिक रूप से उपयोग किए जाने वाले बहुलक की तुलना में अलग -अलग यांत्रिक गुण हैं। कार्बनिक संश्लेषण <ref name="Ullmann">Herbert Naarmann "Polymers, Electrically Conducting" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002 Wiley-VCH, Weinheim. {{doi|10.1002/14356007.a21_429}}</ref> और उन्नत फैलाव के तरीकों का उपयोग करके विद्युत गुणों को सही किया जा सकता है।<ref name=nalwa/><ref name="Ullmann3">Herbert Naarmann "Polymers, Electrically Conducting" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002 Wiley-VCH, Weinheim. {{doi|10.1002/14356007.a21_429}}</ref>


<ref name="Ullmann3">Herbert Naarmann "Polymers, Electrically Conducting" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002 Wiley-VCH, Weinheim. {{doi|10.1002/14356007.a21_429}}</ref>
[[:hi:पॉलीएसिटिलीन|पॉलीएसिटिलीन]], [[:hi:polypyrrole|पॉलीपीरोल]] और [[:hi:polyaniline|पॉलीएनिलिन]] जैसे रैखिक-आधार वाले बहुलक प्रवाहकीय बहुलक के मुख्य वर्ग हैं। पॉली (3-एल्काइलथियोफीन) [[:hi:सौर सेल|सौर कोशिकाओं]] और ट्रांजिस्टर के लिए विशिष्ट पदार्थ हैं। .<ref name="Ullmann" />


[[:hi:पॉलीएसिटिलीन|पॉलीएसिटिलीन]], [[:hi:polypyrrole|पॉलीपीरोल]] और [[:hi:polyaniline|पॉलीएनिलिन]] जैसे रैखिक-रीढ़ की हड्डी वाले पॉलिमर प्रवाहकीय पॉलिमर के मुख्य वर्ग हैं। पॉली (3-अल्काइलथियोफेन्स) [[:hi:सौर सेल|सौर कोशिकाओं]] और ट्रांजिस्टर के लिए विशिष्ट सामग्री हैं। .<ref name="Ullmann" />
प्रवाहकीय बहुलक में sp <sup>2</sup> संकरित कार्बन केंद्रों मे आधार सन्निहित होता है, जो प्रत्येक केंद्र पर एक संयोजकता इलेक्ट्रॉन p<sub>z</sub> कक्षक में रहता है, जो अन्य तीन सिग्मा-बंधों के लिए लंब कोणीय है। जब ऑक्सीकरण द्वारा पदार्थ को अपमिश्रित किया जाता है तो इनमे विस्थापन कक्षीय मे इलेक्ट्रॉनों की उच्च गतिशीलता होती है, जो इनमें से कुछ विस्थापित इलेक्ट्रॉनों को हटा देता है। इस प्रकार [[:hi:संयुग्मित प्रणाली|संयुग्मित]] पी-कक्षीय एक-आयामी [[:hi:इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचना|इलेक्ट्रॉनिक बैंड]] बनाते हैं, और इस बैंड के भीतर इलेक्ट्रॉन आंशिक रूप से खाली होने पर गतिशील बन जाते हैं। गहन शोध के बावजूद, आकृति विज्ञान, श्रृंखला संरचना और चालकता के बीच संबंध को अभी तक कम समझा गया है।.<ref>Skotheim, T., Elsenbaumer, R., Reynolds, J., Eds.; Handbook of Conducting Polymers, 2nd ed.; Marcel Dekker, Inc.: New York, NY, USA, 1998</ref>


कंडक्टिंग पॉलिमर में सन्निहित sp <sup>2</sup> संकरित कार्बन केंद्रों की रीढ़ होती है। प्रत्येक केंद्र पर एक संयोजकता इलेक्ट्रॉन ap <sub>z</sub> कक्षक में रहता है, जो अन्य तीन सिग्मा-बंधों के लिए ओर्थोगोनल है। इन डेलोकाइज्ड ऑर्बिटल्स में इलेक्ट्रॉनों की उच्च गतिशीलता होती है जब सामग्री को ऑक्सीकरण द्वारा ''डोप'' किया जाता है, जो इनमें से कुछ डेलोकलाइज्ड इलेक्ट्रॉनों को हटा देता है। इस प्रकार [[:hi:संयुग्मित प्रणाली|संयुग्मित]] पी-ऑर्बिटल्स एक-आयामी [[:hi:इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचना|इलेक्ट्रॉनिक बैंड]] बनाते हैं, और इस बैंड के भीतर इलेक्ट्रॉन आंशिक रूप से खाली होने पर मोबाइल बन जाते हैं। गहन शोध के बावजूद, आकृति विज्ञान, श्रृंखला संरचना और चालकता के बीच संबंध को अभी तक कम समझा गया है।.<ref>Skotheim, T., Elsenbaumer, R., Reynolds, J., Eds.; Handbook of Conducting Polymers, 2nd ed.; Marcel Dekker, Inc.: New York, NY, USA, 1998</ref>
उनकी खराब प्रक्रिया के कारण, प्रवाहकीय बहुलक में कुछ बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग होते हैं। उनके पास प्रतिस्थैतिक पदार्थ <ref name="Ullmann2">Herbert Naarmann "Polymers, Electrically Conducting" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002 Wiley-VCH, Weinheim. {{doi|10.1002/14356007.a21_429}}</ref> में कुछ प्रत्याशा है व्यावसायिक प्रदर्शन और संग्रह में बनाया गया है, लेकिन उत्पादन लागत, सामग्री असंगतता, विषाक्तता, विलायक में खराब घुलनशीलता, और सीधे पिघलने की प्रक्रिया में असमर्थता के कारण सीमाएं हैं। फिर भी, बेहतर विद्युत और भौतिक गुणों और कम लागत के साथ तेजी से संसाधित पदार्थों के साथ नए उपयोगों में बहुलक का संचालन तेजी से आकर्षण प्राप्त कर रहा है। स्थिर और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य फैलाव की उपलब्धता के साथ, [[:hi:पाली (3,4-एथिलीनडायऑक्सिथियोफीन)|पॉली (3,4-एथिलीनडायऑक्सिथियोफीन)]] PEDOT और [[:hi:polyaniline|पॉलीएनिलिन]] ने कुछ बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग प्राप्त किए हैं। जबकि PEDOT मुख्य रूप से प्रतिस्थैतिक अनुप्रयोगों में और PEDOT और [[:hi:सोडियम पॉलीस्टाइनिन सल्फोनेट|पॉलीस्टाइनिन सल्फोनिक एसिड]] (PSS, मिश्रित रूप: PEDOT: PSS) फैलाव के रूप में एक पारदर्शी प्रवाहकीय परत के रूप में उपयोग किया जाता है, पॉलीएनिलिन का व्यापक रूप से मुद्रित परिपथ बोर्ड बनाने के लिए उपयोग किया जाता है,अंतिम रूप में, तांबे को जंग से बचाने और इसके संयोजन को रोकने के लिए,<ref name="nalwa">Handbook of Nanostructured Materials and Nanotechnology; Nalwa, H.S., Ed.; Academic Press: New York, NY, USA, 2000; Volume 5, pp.&nbsp;501–575.</ref> बहुलक के संचालन के नए नैनोसंरचित रूप इस क्षेत्र को उनके उच्च सतह क्षेत्र और बेहतर फैलाव के साथ नवीन संवेग प्रदान करते हैं।
 
उनकी खराब प्रक्रिया के कारण, प्रवाहकीय पॉलिमर में कुछ बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग होते हैं। उनके पास एंटीस्टेटिक सामग्री <ref name="Ullmann2">Herbert Naarmann "Polymers, Electrically Conducting" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002 Wiley-VCH, Weinheim. {{doi|10.1002/14356007.a21_429}}</ref> में कुछ वादा है और वाणिज्यिक डिस्प्ले और बैटरी में बनाया गया है, लेकिन उत्पादन लागत, सामग्री असंगतता, विषाक्तता, सॉल्वैंट्स में खराब घुलनशीलता, और सीधे पिघलने की प्रक्रिया में असमर्थता के कारण सीमाएं हैं। फिर भी, बेहतर विद्युत और भौतिक गुणों और कम लागत के साथ तेजी से संसाधित सामग्री के साथ नए उपयोगों में पॉलिमर का संचालन तेजी से आकर्षण प्राप्त कर रहा है। स्थिर और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य फैलाव की उपलब्धता के साथ, [[:hi:पाली (3,4-एथिलीनडायऑक्सिथियोफीन)|पॉली (3,4-एथिलीनडायऑक्सिथियोफीन)]] (पेडोट) और [[:hi:polyaniline|पॉलीएनिलिन]] ने कुछ बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग प्राप्त किए हैं। जबकि PEDOT मुख्य रूप से एंटीस्टेटिक अनुप्रयोगों में और PEDOT और [[:hi:सोडियम पॉलीस्टाइनिन सल्फोनेट|पॉलीस्टाइनिन सल्फोनिक एसिड]] (PSS, मिश्रित रूप: PEDOT: PSS) फैलाव के रूप में एक पारदर्शी प्रवाहकीय परत के रूप में उपयोग किया जाता है, पॉलीएनिलिन का व्यापक रूप से मुद्रित सर्किट बोर्ड बनाने के लिए उपयोग किया जाता है, अंतिम रूप में, तांबे को जंग से बचाने और इसकी सोल्डरेबिलिटी को रोकने के लिए।<ref name="nalwa">Handbook of Nanostructured Materials and Nanotechnology; Nalwa, H.S., Ed.; Academic Press: New York, NY, USA, 2000; Volume 5, pp.&nbsp;501–575.</ref> पॉलिमर के संचालन के नए नैनोसंरचित रूप इस क्षेत्र को उनके उच्च सतह क्षेत्र और बेहतर फैलाव के साथ ताजा गति प्रदान करते हैं।


== यह भी देखें ==
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Latest revision as of 09:13, 15 November 2022

एक अणु मे इलेक्ट्रॉन वितरण के क्वांटम यांत्रिक अध्ययन के लिए,स्टीरियोइलेक्ट्रानिक्स देखें ।

आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स इलेक्ट्रॉनिक घटकों के निर्माण के लिए आणविक मूलभूत अंग का अध्ययन और अनुप्रयोग है। यह एक अंतःविषय क्षेत्र है जो भौतिकी, रसायन विज्ञान और द्रव्यात्मक विज्ञान तक फैला है। एकीकृत वैशिष्ट्य इलेक्ट्रॉनिक घटकों को बनाने के लिए आणविक मूलभूत अंग का उपयोग है। गुणों के आणविक-स्तरीय नियंत्रण द्वारा पेश किए गए इलेक्ट्रॉनिक्स के आकार में कमी की संभावना के कारण, आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स ने बहुत आवेश उत्पन्न किया है। यह मूर के नियम को छोटे पैमाने पर परमाणु रहित सिलिकॉन एकीकृत परिपथों की अग्रिम सीमाओं का विस्तार करने के लिए एक संभावित साधन प्रदान करता है।[1]

आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स पैमाना

Main article: आणविक इलेक्ट्रानिक्स पैमाना
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आणविक इलेक्ट्रानिक्स पैमाना, जिसे एकल-अणु इलेक्ट्रॉनिक्स भी कहा जाता है, नैनो तकनीक की एक शाखा है जो इलेक्ट्रॉनिक घटकों के रूप में एकल अणुओं, या एकल अणुओं के नैनोपैमाना संग्रह का उपयोग करती है। क्योंकि एकल अणु संभवत: सबसे छोटी स्थिर संरचनाओं का निर्माण करते हैं, इसलिए यह लघुकरण विद्युत परिपथ संकुचन के लिए एकमात्र उद्देश्य है।

पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण परंपरागत रूप से स्थूल पदार्थ से बने होते हैं। स्थूल विधियों मे अंतर्निहित सीमाएं होती हैं, और तेजी से मांग और महंगी होती जाती हैं। इस प्रकार, यह विचार उत्पन्न हुआ कि घटकों को परमाणु द्वारा एक रसायन विज्ञान प्रयोगशाला (नीचे से शीर्ष) में परमाणु द्वारा बनाया जा सकता है, क्योंकि उन्हें स्थूल पदार्थ (उच्च से निम्न) से उत्कीर्णन का विरोध किया जाता है। एकल-अणु इलेक्ट्रॉनिक्स में, स्थूल पदार्थ को एकल अणुओं द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। यथार्थ, किसी प्रतिलिपि के बाद पदार्थ को हटाकर या लागू करके संरचनाएं बनाने के अतिरिक्त, परमाणुओं को एक रसायन विज्ञान प्रयोगशाला में एक साथ रखा जाता है। उपयोग किए गए अणुओं में ऐसे गुण होते हैं जो क्रमागत इलेक्ट्रॉनिक घटकों जैसे कि तार, ट्रांजिस्टर या दिष्टकारी के समान होते हैं। क्रमागत इलेक्ट्रॉनिक घटक के रूप में एक अणु का उपयोग करने की यह अवधारणा पहली बार 1974 में अविराम और रैटनर द्वारा प्रस्तुत की गई थी, जब उन्होंने दाता और स्वीकर्ता स्थितियो से बना एक सैद्धांतिक आणविक दिष्टकारी का प्रस्ताव किया था जो एक दूसरे से भिन्न हैं।[2]

एकल-अणु इलेक्ट्रॉनिक्स एक उभरता हुआ क्षेत्र है, और विशेष रूप से आणविक आकार के यौगिकों से युक्त सम्पूर्ण इलेक्ट्रॉनिक परिपथ अभी भी अनुभव किए जाने से बहुत दूर हैं। हालांकि, अधिक अभिकलन क्षमता के लिए निरंतर मांग, वर्तमान समय मे विधियों की अंतर्निहित सीमाओं के साथ परिवर्तन अवश्य प्रतीत होता है। वर्तमान में, रोचक गुणों के साथ अणुओं की खोज करने और आणविक घटकों और इलेक्ट्रोड की स्थूल पदार्थ के बीच विश्वसनीय और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य संपर्क प्राप्त करने के तरीके खोजने पर ध्यान केंद्रित किया गया है।

आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स 100 नैनोमीटर से कम दूरी के क्वांटम दायरे में संचालित होता है। एकल अणुओं के लिए लघुकरण पैमाने को एक ऐसी व्यवस्था में लाता है जहां क्वांटम यांत्रिकी प्रभाव महत्वपूर्ण होता हैं। पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक घटकों में स्थिति के विपरीत, जहां इलेक्ट्रॉनों को विद्युत आवेश के निरंतर प्रवाह की तरह कम या ज्यादा भरा या निकाला जा सकता है, एकल इलेक्ट्रॉन का स्थानांतरण प्रणाली को महत्वपूर्ण रूप से बदल देता है। स्थापित इलेक्ट्रॉनिक गुणों के बारे में गणना करते समय आवेशन के कारण ऊर्जा की पर्याप्त मात्रा को ध्यान में रखा जाना चाहिए और आस -पास की संवाहक सतहों के संचालन के लिए दूरी के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होना चाहिए।

आणविक स्विच के रूप मे उपयोगी एक रोटेक्सन का चित्रात्मक निरूपण।

एकल अणुओं पर मापने के साथ सबसे बड़ी समस्याओं में से केवल एक अणु के साथ पुनरुत्पादित और इलेक्ट्रोड को संक्षिप्त रूप से किए बिना विद्युत संपर्क स्थापित करना है। क्योंकि वर्तमान प्रकाश फोटोलिथोग्राफिक तकनीक परीक्षण किए गए अणुओ के दोनों सिरों से संपर्क करने के लिए पर्याप्त छोटे इलेक्ट्रोड अंतराल का उत्पादन करने में असमर्थ है, (नैनोमीटर के क्रम में) वैकल्पिक रणनीतियों का उपयोग किया जाता है। इनमें आणविक-आकार के अंतराल सम्मिलित हैं जिन्हें अंतराल संयोजन कहा जाता है, जिसमें एक पतला इलेक्ट्रोड तब तक फैला रहता है जब तक कि वह टूट न जाए। अंतराल के आकार के मुद्दे पर काबू पाने का एक तरीका आणविक कार्यात्मक नैनोकणों (इंटर्ननोपार्टिकल रिक्ति अणुओं के आकार में सक्षम है) और बाद में स्थान विनिमय प्रतिक्रिया द्वारा लक्ष्य अणु को संरक्षित करना है।[3] एक अन्य विधि एक धातु अधःस्तर के दूसरे छोर पर चिपके अणुओं से संपर्क करने के लिए एक अवलोकन टनेलन सूक्ष्मतरंग (एसटीएम) के अग्रभाग का उपयोग करना है।[4] इलेक्ट्रोड के लिए अणुओं को स्थिरक करने के लिए एक और लोकप्रिय तरीका है सोने के लिए सल्फर के उच्च रासायनिक आत्मीयता का उपयोग करना, हालांकि, समन्वयन गैर-विशिष्ट है और इस प्रकार अणुओं को उपयुक्त ढंग से सभी सोने की सतहों पर सहारा देती है, और संपर्क प्रतिरोध समन्वयन की स्थिति के आसपास सटीक परमाणु ज्यामिति पर अत्यधिक निर्भर है और इस तरह स्वाभाविक रूप से संयोजन की प्रतिलिपि प्रस्तुत करने की क्षमता से समझौता करता है। बाद के मुद्दे को गतिरोध उत्पन्न करने के लिए, प्रयोगों से पता चला है कि फुलरीन सल्फर के अतिरिक्त उपयोग के लिए एक अच्छा प्रार्थक हो सकता है क्योंकि बड़े संयुग्मित π-प्रणाली के कारण जो विद्युत सल्फर के एक परमाणु की तुलना में कई अधिक परमाणुओं से संपर्क कर सकती है।[5] इस प्रकार धातु इलेक्ट्रोड से अर्धचालक इलेक्ट्रोड में बदलाव अधिक अनुरूप गुणों के लिए और अधिक रोचक अनुप्रयोगों के लिए अनुमति देता है। अर्धचालक-केवल इलेक्ट्रोड का उपयोग करके कार्बनिक अणुओं से संपर्क करने के लिए कुछ अवधारणाएं हैं, उदाहरण के लिए, इन्डीयम आर्सेनाइड नैनोलाइनों का उपयोग करके व्यापक ऊर्जा अंतराल पदार्थ के एक अंतर्निहित अवरुद्ध के साथ इंडीयम फॉसफॉइड अणुओ द्वारा लघुपथ किए जाने के लिए इलेक्ट्रॉनिक अवरोध के रूप मे उपयोग किया जाता है।[6]

एकल-अणु इलेक्ट्रॉनिक्स के व्यावसायिक उपयोग के लिए सबसे बड़ी बाधाओं में से एक आणविक आकार के परिपथ को स्थूल इलेक्ट्रोड से जोड़ने के लिए साधन की कमी है जो प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य परिणाम देता है। एकल अणुओं पर साथ ही समस्या यह भी है कि कुछ माप परिशीतन तापमान पर, परम शून्य के करीब किए जाते हैं, जो बहुत ऊर्जा की खपत करता है।

इतिहास

इतिहास में पहली बार आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स का उल्लेख 1956 में जर्मन भौतिक विज्ञानी आर्थर वॉन हिप्पल द्वारा किया गया था,[7] जिन्होंने पूर्वनिर्मित पदार्थों का उपयोग करने के अतिरिक्त परमाणुओं और अणुओं से इलेक्ट्रॉनिक्स विकसित करने की एक उर्घ्वगामी प्रक्रिया का सुझाव दिया, एक विचार जिसे उन्होंने आणविक अभियांत्रिकी का नाम दिया। हालांकि इस क्षेत्र मे पहली सफलता को 1974 में रैटनर और अविराम के कई लेखों द्वारा विचार किया गया।[8] आणविक दिष्टकारी नामक इस लेख में, उन्होंने दाता स्वीकर्ता समूहों के साथ एक संशोधित आवेश-परिवर्तक अणु के माध्यम से वहन करने की एक सैद्धांतिक गणना प्रस्तुत की, जो केवल एक दिशा में वहन करने की अनुमति देगा,जो अनिवार्य रूप से एक अर्धचालक डायोड के समान है, यह एक ऐसी सफलता थी जिसने आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में कई वर्षों के शोध को प्रेरित किया।

इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए आणविक पदार्थ

Further information: प्रवाहकीय बहुलक और कार्बनिक इलेक्ट्रॉनिक
पॉलीफेनिलीन सल्फाइड (x = s)।

प्रवाहकीय बहुलक का मुख्य रूप से फैलाव द्वारा सबसे बड़ा लाभ उनकी प्रक्रियात्मकता है। प्रवाहकीय बहुलक प्लास्टिक नहीं हैं, यथार्थ, वे थर्मोफॉर्मेबल नहीं हैं, फिर भी वे कार्बनिक बहुलक हैं, जैसे (ऊष्मारोधी) बहुलक । वे उच्च विद्युत चालकता की पेशकश कर सकते हैं, लेकिन अन्य व्यावसायिक रूप से उपयोग किए जाने वाले बहुलक की तुलना में अलग -अलग यांत्रिक गुण हैं। कार्बनिक संश्लेषण [9] और उन्नत फैलाव के तरीकों का उपयोग करके विद्युत गुणों को सही किया जा सकता है।[10][11]

पॉलीएसिटिलीन, पॉलीपीरोल और पॉलीएनिलिन जैसे रैखिक-आधार वाले बहुलक प्रवाहकीय बहुलक के मुख्य वर्ग हैं। पॉली (3-एल्काइलथियोफीन) सौर कोशिकाओं और ट्रांजिस्टर के लिए विशिष्ट पदार्थ हैं। .[9]

प्रवाहकीय बहुलक में sp 2 संकरित कार्बन केंद्रों मे आधार सन्निहित होता है, जो प्रत्येक केंद्र पर एक संयोजकता इलेक्ट्रॉन pz कक्षक में रहता है, जो अन्य तीन सिग्मा-बंधों के लिए लंब कोणीय है। जब ऑक्सीकरण द्वारा पदार्थ को अपमिश्रित किया जाता है तो इनमे विस्थापन कक्षीय मे इलेक्ट्रॉनों की उच्च गतिशीलता होती है, जो इनमें से कुछ विस्थापित इलेक्ट्रॉनों को हटा देता है। इस प्रकार संयुग्मित पी-कक्षीय एक-आयामी इलेक्ट्रॉनिक बैंड बनाते हैं, और इस बैंड के भीतर इलेक्ट्रॉन आंशिक रूप से खाली होने पर गतिशील बन जाते हैं। गहन शोध के बावजूद, आकृति विज्ञान, श्रृंखला संरचना और चालकता के बीच संबंध को अभी तक कम समझा गया है।.[12]

उनकी खराब प्रक्रिया के कारण, प्रवाहकीय बहुलक में कुछ बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग होते हैं। उनके पास प्रतिस्थैतिक पदार्थ [13] में कुछ प्रत्याशा है व्यावसायिक प्रदर्शन और संग्रह में बनाया गया है, लेकिन उत्पादन लागत, सामग्री असंगतता, विषाक्तता, विलायक में खराब घुलनशीलता, और सीधे पिघलने की प्रक्रिया में असमर्थता के कारण सीमाएं हैं। फिर भी, बेहतर विद्युत और भौतिक गुणों और कम लागत के साथ तेजी से संसाधित पदार्थों के साथ नए उपयोगों में बहुलक का संचालन तेजी से आकर्षण प्राप्त कर रहा है। स्थिर और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य फैलाव की उपलब्धता के साथ, पॉली (3,4-एथिलीनडायऑक्सिथियोफीन) PEDOT और पॉलीएनिलिन ने कुछ बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग प्राप्त किए हैं। जबकि PEDOT मुख्य रूप से प्रतिस्थैतिक अनुप्रयोगों में और PEDOT और पॉलीस्टाइनिन सल्फोनिक एसिड (PSS, मिश्रित रूप: PEDOT: PSS) फैलाव के रूप में एक पारदर्शी प्रवाहकीय परत के रूप में उपयोग किया जाता है, पॉलीएनिलिन का व्यापक रूप से मुद्रित परिपथ बोर्ड बनाने के लिए उपयोग किया जाता है,अंतिम रूप में, तांबे को जंग से बचाने और इसके संयोजन को रोकने के लिए,[10] बहुलक के संचालन के नए नैनोसंरचित रूप इस क्षेत्र को उनके उच्च सतह क्षेत्र और बेहतर फैलाव के साथ नवीन संवेग प्रदान करते हैं।

यह भी देखें

  • आणविक यांत्रिकी मॉडलिंग के लिए सॉफ्टवेयर की तुलना
  • आणविक चालन
  • आणविक तारों
  • कार्बनिक अर्धचालक
  • एकल-अणु चुंबक
  • स्पिन संक्रमण
  • अनिमूलेक्यूलर रेक्टिफायर
  • नैनोइलेक्ट्रॉनिक्स
  • आणविक पैमाना इलेक्ट्रॉनिक्स
  • मार्क रैटनर
  • मार्क रीड (भौतिक विज्ञानी)
  • जेम्स टूर

संदर्भ

  1. ↑ Petty, M.C.; Bryce, M.R. & Bloor, D. (1995). Introduction to Molecular Electronics. New York: Oxford University Press. pp. 1–25. ISBN 0-19-521156-1.
  2. ↑ Aviram, Arieh; Ratner, Mark A. (15 November 1974). "Molecular rectifiers". Chemical Physics Letters (in English). 29 (2): 277–283. Bibcode:1974CPL....29..277A. doi:10.1016/0009-2614(74)85031-1.
  3. ↑ Jafri, S. H. M.; et al. (2010). "Assessment of a nanoparticle bridge platform for molecular electronics measurements". Nanotechnology. 21 (43): 435204. Bibcode:2010Nanot..21Q5204J. doi:10.1088/0957-4484/21/43/435204. PMID 20890018.
  4. ↑ Gimzewski, J.K.; Joachim, C. (1999). "Nanoscale science of single molecules using local probes". Science. 283 (5408): 1683–1688. Bibcode:1999Sci...283.1683G. doi:10.1126/science.283.5408.1683. PMID 10073926.
  5. ↑ Sørensen, J.K. Archived 2016-03-29 at the Wayback Machine. (2006). "Synthesis of new components, functionalized with (60)fullerene, for molecular electronics". 4th Annual meeting - CONT 2006, University of Copenhagen.
  6. ↑ Schukfeh, Muhammed Ihab; Storm, Kristian; Mahmoud, Ahmad; Søndergaard, Roar R.; Szwajca, Anna; Hansen, Allan; Hinze, Peter; Weimann, Thomas; Fahlvik Svensson, Sofia; Bora, Achyut; Dick, Kimberly A.; Thelander, Claes; Krebs, Frederik C.; Lugli, Paolo; Samuelson, Lars; Tornow, Marc (2013). "Conductance Enhancement of InAs/InP Heterostructure Nanowires by Surface Functionalization with Oligo(phenylene vinylene)s". ACS Nano. 7 (5): 4111–4118. doi:10.1021/nn400380g. PMID 23631558.
  7. ↑ AR Von Hippel, Molecular Science and Molecular Engineering - 1959 doi:10.1063/1.3060522
  8. ↑ Molecular rectifiers Arieh Aviram, Mark A.Ratner, Chemical Physics Letters, 15 November 1974, Pages 277-283 doi:10.1016/0009-2614(74)85031-1
  9. ↑ 9.0 9.1 Herbert Naarmann "Polymers, Electrically Conducting" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002 Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a21_429
  10. ↑ 10.0 10.1 Handbook of Nanostructured Materials and Nanotechnology; Nalwa, H.S., Ed.; Academic Press: New York, NY, USA, 2000; Volume 5, pp. 501–575.
  11. ↑ Herbert Naarmann "Polymers, Electrically Conducting" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002 Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a21_429
  12. ↑ Skotheim, T., Elsenbaumer, R., Reynolds, J., Eds.; Handbook of Conducting Polymers, 2nd ed.; Marcel Dekker, Inc.: New York, NY, USA, 1998
  13. ↑ Herbert Naarmann "Polymers, Electrically Conducting" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002 Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a21_429

अग्रिम पठन

बाहरी संबंध

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