集成电路不断按比例缩小并通过特定功能进行扩展。现在，来自瑞士巴塞尔大学和IBM苏黎世研究中心的研究人员现已开发出一种技术，能够帮助在传统硅芯片上利用简单分子建立电接触。该技术有望带来传感器技术和医学领域的进步。
图 用分子填充微小的孔并通过下面的铂电极和上面的金纳米颗粒电极进行电接触。上图为包含数千个孔的硅晶片的一部分，具有用于电特性的接触焊盘。
为了进一步发展半导体技术，分子电子学领域正在寻求用单个分子而不是硅来制造电路器件。由于其独特的电子特性，分子适用于使用传统硅技术无法实现的应用领域。然而，这需要可靠且廉价的方法来在分子的两端产生电接触。
通过在分子上沉积纳米颗粒薄膜，可以同时生产数千种稳定的金属-分子-金属组分，而不会损害分子的性质。使用烷烃-二硫醇化合物证明了这种方法，该化合物由碳、氢和硫组成。
研究人员使用了一种夹层结构，其中分子夹层从上方和下方与金属电极接触。下方电极由一层铂构成，其上涂有一层非导电材料。然后将微小的孔蚀刻到该层中以产生不同尺寸的任意图案的单元格，在单元格内部与铂电极进行电接触。
然后研究人员利用某些分子的自组装能力。使用含有烷二硫醇分子的溶液，按照孔的图形自组装到孔中，形成致密堆积的单层膜。在该膜中，各个分子呈现规则排列并与下方铂电极电连接。通过由金纳米颗粒制成的上方电极建立与分子层的电接触。
这项新技术在很大程度上解决了先前妨碍分子电接触产生的问题，例如高接触电阻或细丝穿透薄膜的短路等。通过该方法制造的元器件可以在标准条件下操作并具有长期稳定性。此外，该方法可以应用于各种其他分子系统，并开辟了将分子化合物整合到固态器件中的新途径。
巴塞尔大学化学系的Marcel Mayor教授说，“我们的方法将有助于加速化学制造和可控电子和传感器组件的开发。”
其应用领域可能包括传感器技术和医学领域的新型仪器。
该项目获得了瑞士国家研究能力中心（NCCR）的分子系统工程的大量资金。
Gabriel Puebla-Hellmann, Koushik Venkatesan, Marcel Mayor, and Emanuel Lörtscher.Metallic nanoparticle contacts for high-yield, ambient-stable molecular-monolayer devices.Nature (2018), doi: 10.1038/s41586-018-0275-z
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