1. Diagramma dei livelli energetici di equilibrio
per una molecola debolmente accoppiata
agli elettrodi metallici.
Diagramma dei livelli energetici di equilibrio
per una molecola fortemente accoppiata
agli elettrodi metallici.
2. Esempi di giunzioni molecolari
a) catena lineare (alcano); b) molecola donore-ponte-accettore (DBA); c) quantum
dot molecolare. Il trasporto è dominato dall’atomo metallico contenuto nella
molecola; d) molecola organica con diversi gruppi funzionali che unisce gli elettrodi
(ad es. rotaxano - riportato in figura - o una catena corta di DNA
4. Schema a bande di una giunzione Au-Alcanetiolo-Au
tunneling di buche
• Massa efficace (buca) : ~ 0.4 m
• J ~ 1500 A/cm2 a 1 V per C12
• β ~ 0.8 Å-1
5. Esempi di dispositivi rettificanti
Buca di potenziale
con livelli discreti
Nei processi intramolecolari sono
generalmente coinvolte cariche singole.
Comportamento di singolo elettrone
6. Resonant Tunneling Diode
Alkyl Tunnel Barriers
La conduzione fra i due estremi della molecola
dipende dall’overlap degli orbitali π che a sua
volta dipende dalla planarità degli anelli.
8. Negative Differential Resistance
mNDR = molecular Negative La riduzione di un elettrone fornisce un portatore.
Differential Resistance Una seconda riduzione blocca la conduzione.
Misurata usando una punta AFM Quindi, si ha conduzione solo fra i due potenziali di
conduttrice riduzione.
10. Schema concettuale di un transistor molecolare: molecola
(quantum dot) tra gli elettrodi di source e drain
11. I primi due dispositivi a tre terminali attivi in elettronica molecolare. a, c, circuiti elettrici
rispettivamente di: un amplificatore elettromeccanico con una singola molecola di C60 (nella
sua versione originale con STM) e transistor con nanotubo di carbonio a singola parete
(SWCNT). b, d corrispondenti curve caratteristiche Idrain = f(Vgate) (Idrain, corrente di tunneling
attraverso la molecola).
13. Carbon Nanotube Transistor
Transistor con singolo nanotubo che funziona a
temperatura a ambiente. Questo dispositivo a
tre terminali consiste in un singolo nanotubo
semiconduttore e in due nanoelettrodi metallici
con il substrato che agisce da elettrodo di gate.
Il nanotubo ha un diametro di ~5 nm.
Nanotube Field Effect Transistor
IBM Research
Delft University of Technology, Professor Cees Dekker
14. La molecola è un complesso
metallico fra due linkers. Gli ioni Co
possono esistere in due stati di
carica, uno dei quali ha un numero
pari di elettroni (spin totale 0), l’altro
con un numero dispari di elettroni
Curve I –V di un single-electron transistor di
[Co(tpy-(CH2)5-SH)2]2. A diverse tensioni di gate (Vg )
da 20.4 V (rosso) a 21.0 V (nero)
Plot con scala in colore di conduttanza differenziale
in funzione della tensione di bias (V) e della
tensione di gate (Vg ) per tre diversi single electron
transistors con [Co(tpy-(CH2)5-SH)2] a campo
magnetico nullo. Il nero rappresenta lo zero di
conduttanza e il bianco la conduttanza massima. I
valori sono stati ottenuti per differenziazione
numerica delle singole curve I –V
