Technologie

Najmniejsza latarka świata

Specjalnie wytworzona molekuła umieszczona między dwoma elektrodami z węglowych nanorurek
Wizualizacja stworzonego układu. Ilustracja z materiałów prasowych Karlsruher Institut für Technologie.
Specjalnie wytworzona molekuła umieszczona między dwoma elektrodami z węglowych nanorurek

Wizualizacja stworzonego układu. Ilustracja z materiałów prasowych Karlsruher Institut für Technologie.

Pęd do miniaturyzacji nigdzie chyba nie jest widoczny tak, jak w elektronice. Dla przeciętnego zjadacza chleba objawia się to tym, że coraz łatwiej zgubić telefon komórkowy, który w dodatku ma moc obliczeniową porównywalną z mocnymi stacjami roboczymi sprzed 10 lat.

Osoby bliżej obserwujące na przykład rynek mikroprocesorów, z pewnością wiedzą, że ich producenci prześcigają się w stałym usprawnianiu procesów technologicznych tak, aby na tej samej powierzchni, zmieścić jak najwięcej struktur półprzewodnikowych. Niestety, każdy kolejny krok w kierunku miniaturyzacji układów krzemowych staje się coraz bardziej kosztowny, a to między innymi z powodu barier jakie stawia sam materiał, czyli krzem.

Z tego powodu coraz powszechniej prowadzone są badania nad tzw. elektroniką cząsteczkową. Zamiast wytwarzać elementy służące przetwarzaniu informacji, z mniej lub bardziej jednolitego materiału jakim jest krzem, projektuje się je od podstaw jako pojedyncze cząsteczki chemiczne lub zespoły współpracujących ze sobą cząstek.

Ostatni sukces na tym polu stał się udziałem zespołu pod kierownictwem badaczy z niemieckiego Karlsruher Institut für Technologie w Karlsruhe, w skład którego wchodzą też naukowcy z innych placówek, w tym dr Alfred Błaszczyk z Katedry Chemii Produktów Naturalnych Uniwersytetu Ekonomicznego w Poznaniu.

Zespół ten, w najnowszej publikacji, chwali się opracowaniem najmniejszego na świecie przetwornika zamieniającego prąd elektryczny w światło (czyli mówiąc prościej najmniejszej na świecie „żarówki” – chociaż zasada działania z żarówką niewiele ma wspólnego).

Konstrukcja tego urządzenia jest stosunkowo prosta. W węglowej nanorurce przy pomocy precyzyjnie sterowanego wyładowania elektrycznego wykonano przerwę o długości nie przekraczającej 10nm (to blisko 80 razy mniej niż długość fali światła barwy czerwonej i 10000 razy mniej niż grubość ludzkiego włosa). Pomiędzy tak powstałymi elektrodami umieszczono specjalnie zaprojektowaną cząstkę o kształcie pręcika, którego końce są elektrodami. W środkowej części znajduje się kompleks, który pod wpływem przepływu prądu elektrycznego emituje światło. Dokonano tego przez umieszczenie cząsteczek w płynie, którym „zalano” przerwę pomiędzy nanorurkowymi elektrodami, zaś do samych elektrod przyłożono napięcie. Cząstki same wypełniły przerwę pod wpływem zjawiska dielektroforezy. Za stabilność tego układu odpowiadają umieszczone na samych końcach grupy „kotwiczące”. Wedle szacunków badaczy, w przerwie mieści się nie więcej niż trzy takie cząsteczki.

Po usunięciu roztworu i przyłożeniu napięcia do węglowych elektrod, w obszarze, w którym znajdowały się pręciki, zaobserwowano emisję promieniowania świetlnego, o widmie odpowiadającym kompleksowi w nie wbudowanemu. To stało się koronnym dowodem na powodzenie przedsięwzięcia.

Znaczenie tego odkrycia jest dość istotne, ponieważ otwiera ono drogę połączeniu elektroniki molekularnej i optoelektroniki, a więc dziedziny zajmującej się przetwarzaniem informacji za pomocą światła. Skonstruowany przez badaczy układ może znaleźć zastosowanie na przykład jako „nadajnik” impulsów świetlnych przesyłanych później światłowodami. Ten sam zespół obecnie pracuje nad wytworzeniem cząsteczek mogących „świecić” w innych długościach fal (czyli innymi kolorami), jednak za główne wyzwanie uważa się zwiększenie wydajności układu – obrazowo mówiąc – jego jasności w zależności od użytego napięcia.

ResearchBlogging.org

Więcej informacji:
Marquardt CW, Grunder S, Błaszczyk A, Dehm S, Hennrich F, Löhneysen HV, Mayor M, & Krupke R (2010). Electroluminescence from a single nanotube-molecule-nanotube junction. Nature nanotechnology, 5 (12), 863-7 PMID: 21113158
Materiały prasowe
Print Friendly, PDF & Email

O autorze

Michał Jarosz

Inżynier automatyki i robotyki. Utrzymuje się z projektowania systemów bazodanowych. Dorywczo koordynator badań klinicznych. Członek Association for Computing Machinery. Założyciel i opiekun zespołu obliczeń rozproszonych BOINC@Poland. Na koncie jeden maraton i aspiracje do kolejnych.