В последние годы современные персональные компьютеры, планшеты, мобильные телефоны становятся все более мощными, тогда как их процессоры стремительно уменьшается в размерах. Элементы компьютерных процессоров - транзисторы - имеют размер около 20 нм и состоят всего из нескольких сотен атомов. Чрезвычайные усилия направлены на дальнейшую миниатюризацию электронных средств до размеров отдельных углеродных молекул с использованием, главным образом, фуллеренов и нанотрубок. Однако, до сих пор так и не удалось получить эффективное молекулярное электронное средство на основе этих углеродных алотропив.
В то же время, диамандоиды - углеводороды, содержащиеся в нефти и имеющие кристаллическую решетку алмаза, также способны переносить электроны и самоорганизовывать структуру. Поэтому они являются привлекательными "кандидатами" для создания наноструктурных материалов, например монохромных высокоэффективных эмиттеров электронов, диодов или устойчивых к механическим повреждениям покрытий.
Для создания нового наноэлектронного средства была поставлена цель объединить в одной структуре фуллерен и диамандоид. Эту прорывную инновационную и сложную в научном смысле задачу успешно решили сотрудники кафедры органической химии и технологии органических веществ ХТФ - заведующий кафедрой профессор А.А.Фокин и доцент К.Д.Бутова в тесном сотрудничестве с коллегами из Германии (Giessen University), США (Stanford Institute) и Бельгии (Universite catholique de Louvain). Они впервые синтезировали и исследовали молекулы, которые объединяют (связывают углеродным мостиком) алмазоподобных углеводород - диамантан и фуллерен. Такая углеводная пара, состоящая из обедненного и обогащенного электронами фрагментов, обнаружила свойства молекулярного диода с эффективным переносом заряда. Такой материал, реализует устойчивый pn-переход, может быть основой и для триодов и других электронных элементов с нелинейной вольт-амперной характеристикой.
Новый углеводородный гибрид был нанесен на металлическую поверхность и четко выявил полупроводниковые свойства. Таким образом было впервые получено мономолекулярный диод с геометрическими размерами около 1 нм.
Это открытие дает возможность использовать аналогичные устройства в современных процессорах, уменьшая размеры первых более чем на порядок.
Результаты работы, которая выполнялась при частичном финансировании МОН Украины, опубликовано в ведущем научном журнале Nature Comm., 2014, 5, 4877.
И.М. Астрелин, декан ХТФ, проф.