Danske kemikere i gennembrud for molekylærchips – Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Kemisk Institut > Nyheder > Nyhedssamling > Danske kemikere i genn...

20. juni 2013

Danske kemikere i gennembrud for molekylærchips

Molekylær elektronik

Elektroniske komponenter bygget op af enkelte molekyler med kemiens metoder kan åbne vejen for mindre, hurtigere og mere miljøvenlig elektronik. Nu er det for første gang lykkedes at få en transistor bestående af et molekylært enkeltlag til at virke, der hvor det virkelig gælder. I en egentlig computerchip.

Dansk-Kinesisk samarbejde bag gennembrud

Det molekylære integrerede kredsløb er skabt af en gruppe bestående af kemikere og fysikere fra Kemisk Instituts Nano-Science Center ved Københavns Universitet og Chinese Academy of Sciences, Beijing. Kemikerne Kasper Nørgaard og Bo Wegge Laursen har stået i spidsen for projektet.

Deres opdagelse, ”ultratynd reduceret grafenoxidfilm som transparent topkontakt for lyskontrollerede molekylære chips” er netop offentliggjort i det særdeles prestigefulde tidsskrift Advanced Materials. Gennembruddet er gjort mulig takket være innovativ brug af det todimensionelle kulmateriale grafen.

Første skridt mod integreret molekylært kredsløb

Kasper Nørgaard er kemiker ved Københavns Universitet og han mener, at den nyudviklede grafenchip i første omgang vil gøre det lang lettere at teste kommende molekylærelektroniske komponenter. Men den er også første skridt på vejen mod en egentlig molekylærchip.

"Nu har vi som de første vist, at det kan lade sig gøre, at sætte en funktionelt molekylærelektronisk komponent ind i en grafenchip

Kasper Nørgaard

Lektor

Kemisk Institut, Nano-Science Center

Københavns Universitet

- Grafen har nogle meget interessante egenskaber, som ikke kan matches af noget andet materiale. Nu har vi som de første vist, at det kan lade sig gøre, at sætte en funktionelt molekylærelektronisk komponent ind i en grafenchip .

Vi synes faktisk det her er forsidestof, siger Nørgaard.

Gennemsigtig sandwich afgørende for funktion

Den molekylære computerchip er en sandwich bestående af et tyndt lag guld, et lag med molekylestore elektroniske komponenter og et lag bestående at det ultratynde kulmateriale grafen.

Den molekylære transistor i sandwichen kan tændes og slukkes ved hjælp af lys, og det er her grafens egenskaber har været uundværlige. For selv om grafen består af kul, slipper det næsten alt lyset igennem.

Vigtigt for miljø, vigtigere for strategisk uafhængighed

Transistorer, ledninger, kontakter og andre elektroniske komponenter bestående af enkeltmolekyler har længe været et stort forskningsområde. For at lave traditionelle elektroniske komponenter skal man ofte bruge både tungmetaller og sjældne jordarter, og den slags bestanddele kan både være kostbare at smide væk og skadelige, hvis de ender i miljøet. Molekylærelektronik derimod vil med tiden kunne laves næsten uden sjældne, kostbare eller miljøskadelige grundstoffer.

Test var mere held end forstand

Desværre har det været meget vanskeligt at finde ud af om de molekyler, man opfandt, nu også virkede efter hensigten. Når de mikroskopiske komponenter skulle testes, måtte forskerne tidligere ty til metoder der mest af alt minder om lotteri. Hvis de ville se om et lovende molekyle kunne lede strøm, måtte de populært sagt ”smide” deres testkomponenter ned mellem to strømførende ledninger og håbe på, at en af komponenterne var landet, så der blev kontakt.

Lotterimetoden for test og målinger afløses af præcision

Med den nye grafenchip kan molekylerne anbringes meget mere velordnet og med stor præcision. Dermed bliver det langt hurtigere at teste om molekylære ledninger kan føre strøm, om molekylære kontakter kan slukke for strømmen, og om molekylære dioder kan styre strømmens retning. Men det bliver også hurtigere at afklare om kemikerne må tilbage til kolberne og udvikle nye funktionelle molekyler, forklarer Kasper Nørgaard.

"Det er altså i et integreret kredsløb komponenterne skal ende, hvis det skal kunne bruges til noget i det virkelige liv!

Kasper Nørgaard

Lektor

Kemisk Instituts Nano-Science Center

Københavns Universitet

- Vi har lavet et design, som kan rumme mange forskellige typer molekyler, siger han og fortsætter: Fordi det er tættere på rigtigt chipdesign, er det blevet meget nemmere at teste komponenter. Men det er naturligvis også et skridt nærmere egentlige integrerede kredsløb med molekylære komponenter. Og det er altså i et integreret kredsløb at komponenterne skal ende, hvis det skal kunne bruges til noget i det virkelige liv.

Arbejdet er støttet af det Dansk-Kinesiske center for molekylær nanoelektronik og finansieret af Danmarks Grundforskningsfond, EU's 7. rammeprogram (FP7) og Lundbeckfonden.

Kontakt

Kasper Nørgaard, 29 17 64 81

Bo Wegge Laursen, 35 32 18 81