Tema

Molekyler byggstenar i framtidens elektronik

För framtidens elektronik behövs nya metoder för att bygga komponenter. Molekyler är de minsta byggklossar som kan användas, och att tillverka aktiva komponenter av molekyler har många fördelar. En avhandling från Uppsala universitet visar att molekyler kan fungera som strömbrytare där de med hjälp av ljus eller värme kan omstruktureras och få bättre respektive sämre ledningsförmåga.

För framtidens elektronik behövs nya material, men också nya metoder för att bygga komponenter. Molekyler är de minsta byggklossar som kan användas, och att tillverka aktiva komponenter av molekyler har många fördelar. I en ny avhandling från Uppsala universitet visar Henrik Löfås att molekyler kan fungera som strömbrytare där de med hjälp av ljus eller värme kan omstruktureras och därmed få bättre respektive sämre ledningsförmåga.

När man krymper material till nanovärden uppstår effekter som förväntas sätta gränsen för hur små elektronikkomponenter man kan bygga med dagens teknik. Om utvecklingen fortsätter i dagens snabba takt kommer man inom några år att nå gränsen för när kvantmekaniken sätter stopp för utvecklingen.

– Ett exempel på detta är den barriär som finns mellan olika kanaler i en transistor. Om man fortsätter krympa transistorns storlek kommer barriären till slut att bli så tunn att elektroner kvantmekanisk kan ta sig igenom barriären, vilket gör transistorn obrukbar, förklarar Henrik Löfås, doktorand inom materialteori vid Institutionen för fysik och astronomi, Uppsala universitet.

Ett sätt att kringgå problemet med tunneleffekter i transistorer är att i stället använda molekyler, som endast består av ett begränsat antal atomer. Aktiva komponenter som byggs av molekyler har många fördelar, deras anspråkslösa storlek ger inte bara kvantmekaniska effekter utan de blir också väldigt strömsnåla.

I avhandlingen ”Computational Studies of Electron Transport in Nanoscale Devices” studerar Henrik Löfås teoretiskt olika typer av molekyler som kan fungera som strömbrytare. Det innebär att man antingen kan slå på eller av strömmen som går igenom molekylen med hjälp av extern påverkan, som till exempel elektriska fält, ljus eller värme.

– Våra beräkningar visar att de studerade molekylerna med hjälp av ljus eller värme kan omstruktureras från en form med bra ledningsförmåga till en annan form med sämre ledningsförmåga, och tillbaka, säger Henrik Löfås.

Den här typen av komponenter behövs för att till exempel bygga minneskretsar med molekyler. För att molekyler ska kunna användas i SSD-minnen, lagringsminnen i datorer, är det viktigt att de är fasta och inte ändrar längd under själva transformationen.

– Vi har designat ett antal olika molekyler för tillämpningar och vi kan i våra beräkningar optimera sido-grupperna på molekylen så att det är möjligt att få en stor skillnad i ledningsförmåga mellan av- och på-lägena, samtidigt som molekylen är statisk under ändringen, säger Henrik Löfås.

Disputationen äger rum den 29 november.

Molekyler byggstenar i framtidens elektronik

 lästid ~ 2 min