奈米飛梭載送電子趴趴走
- 上線日期：2008/11/21 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
英國物理學家最近成功利用金屬奈米微粒及金電極，製造出每次可以運輸四顆電子的微型機械梭子(shuttle)。這個設計將可用來發展新世代的奈米機電元件(NEMS)，例如邏輯元件或記憶體。
在線路中載送電子的概念首見於十多年前，這類奈米梭子每次可運輸少至一顆電子，提供了新的電荷傳輸方式，也啟發超低電流電子元件的研究。早期用來製造奈米梭子的材料之一是半導體柱，並以外加交流電使其振盪，不過這類元件的尺寸相當大，且只能在固定頻率下操作。另一種作法是將一顆巴克球(bucky ball,即C60)侷限在兩個電極間，然而由於巴克球太小(直徑僅約1 nm，很難透過顯微鏡確定它是否真在兩電極間來回移動。
最近，巴斯(Bath)大學的Sergey Gordeev等人提出一種新的設計，他們在兩個金電極的間隙放入一顆直徑約20 nm的金奈米微粒，微粒與電極間以一層彈性有機分子相連，其功用就像彈簧。在電極間施以外加電壓，金奈米粒會開始震盪，將電子由負電極傳輸到正電極上。研究人員先量測該元件的電流特性，發現結果與1998年所提出的charge-shuttling theory相符。
由於梭子尺寸極小，每趟所能傳輸的電子數目也很少(可少至四顆)，不過此數目可藉由調整外加電壓加以改變。此元件所產生的電流正比於元件的振盪頻率，不過改變奈米粒的質量或有機分子的彈性，都能改變電流的大小。此外，它也像場效電晶體一樣可以利用閘極電壓來控制元件的電性。
上述系統可望用來製作能在室溫下操作，且工作頻率範圍很大的元件，例如以109~1011Hz傳送單電子的元件。目前該團隊正在製造具有第三個電極(即閘極)的梭子電晶體，希望藉由改變位能大小來控制梭子一次可運輸的電子數目。詳見arxiv.org/abs/0810.2430。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/36472
譯者:蘇俊鐘(中央研究院應用科學研究中心)
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