Výsledky týmu elektrochemiků z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského přispívají k rozvoji molekulární elektroniky. Pochopení mechanismu přenosu elektronu v organických molekulách pomocí klasických elektrochemických metod je primárním předpokladem k pochopení jejich chování v miniaturních elektronických obvodech organického typu.

V běžně používaných technologiích na bázi křemíku je jenom otázkou času, kdy se zastaví možnost zmenšování elektronických součástek. V květnu 2012 vstoupily na trh počítače, obsahující operační paměť, vytvořenou na bázi 22 nm technologie. Zjednodušeně řečeno, mikroprocesor tohoto typu obsahuje transistory rozměrů 22 nm, které musí někdo vyrobit. Mikroprocesor Core i7 od firmy Intel obsahuje díky této technologii neuvěřitelných 1,4 miliardy transistorů. Dosažení 14 nm technologie je sice plánováno na rok 2014, ale už teď je jasné, že miniaturizace si do budoucna vyžádá úplně nový typ nanotechnologií. Proto se vědci na celém světě snaží přijít s novým přístupem, který by nahradil křemík jinými materiály o rozměrech vyhovujících požadovaným limitům. Stále častěji se mluví o nanomateriálech na bázi uhlíku (grafen, uhlíkové nanotrubičky) nebo o použití mnohem flexibilnějších organických molekul. Právě studiem vodivostí organických molekul se zabývá skupina vědců z Oddělení molekulární elektrochemie Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AVČR v Praze.

V současné elektronice mají ušlechtilé kovy funkci vodičů elektrického proudu. V obvodě na obr.1 by to mohl být třeba měděný nebo zlatý drát o určité tloušťce (znázorněn modře). Odpor vodiče se dá určit na základě Ohmova zákona i = U/R. Konce drátu se připojí ke zdroji napětí U (baterie) a ampérmetrem se změří protékající proud i, který je nepřímo úměrný odporu drátu R vůči pohybu elektronů. Obecně platí, že převrácená hodnota odporu 1/R udává vodivost vodičů G v jednotkách Siemens (S). Představme si, že by v určitém místě byl drátek vytažený tak, že by vznikl řetízek složený z jednotlivých atomů zlata (obr. 1 vlevo). Vodivost takového nanodrátku byla změřena a činí 77,4 µS. Tato hodnota představuje jedno kvantum vodivosti zlata, tj. nejmenší měřitelnou hodnotu jeho vodivosti. Je to v zásadě vodivost kontaktu dvou atomů zlata. Teď si představme, že by se povedlo mezi jednotlivé atomy zlata vsunout nějakou molekulu (obr. 1 vpravo) a změřit její odpor, neboli vodivost. V laboratoři molekulární elektrochemie se právě pomocí rastrovací tunelové mikroskopie provádějí měření tohoto typu. "V podstatě se jedná o metodu statistickou, protože se pokaždé nepovede jednotlivé molekuly mezi zlaté nanodrátky uchytit. Proto si náš výzkum vyžaduje mnohonásobné opakování experimentu. Pokud je molekula dostatečně dlouhá a vodivá, může plnit funkci dobrého molekulárního vodiče," vysvětluje povahu experimentů doktorka Magdaléna Hromadová a dodává: "Naše experimenty prokázaly, že molekuly na bázi viologenů jsou vynikajícími molekulárními vodiči, přičemž jejich vodivost překonala i doposud favorizované organické molekuly na bázi uhlíku."

Další informace poskytne:
Mgr. Magdaléna Hromadová, Ph.D., magdalena.hromadovajh-inst.cas.cz; telefon: 266053197.

• Press release28_3_2013.pdf (0.10MB)