חוקרים הצליחו לפתח את הדיודה בעלת הביצועים הטובים ביותר המבוססת על מולקולה יחידה. הפיתוח של דיודה פונקציונלית המבוססת על מולקולה יחידה מהווה אתגר נחשק בתעשיית האלקטרוניקה.
![איור סכמטי של צומת מולקולארי המתפקד בתור דיודה הנוצר תוך שימוש בשטחים אסימטריים של אלקטרודה המאפשר לזרם לנוע בכיוון אחד בלבד. [באדיבות: מעבדת ברקלי ואוניברסיטת קולומביה]](http://www.nature.com/nnano/journal/v10/n6/carousel/nnano.2015.97-f1.jpg)
[תרגום מאת ד”ר נחמני משה]
צוות חוקרים ממעבדת ברקלי ואוניברסיטת קולומביה השיגו אבן דרך חשובה בתחום של רכיבי אלקטרוניקה מולקולאריים במסגרת הפיתוח של הדיודה בעלת הביצועים הטובים ביותר המבוססת על מולקולה יחידה. הצוות השתמש בשילוב של אלקטרודות מזהב ותמיסה יונית בכדי ליצור דיודה ממולקולה יחידה שביצועיה האלקטרוניים טובים יותר מהדיודות הקיימות בפקטור של 50.
“הודות לשימוש במולקולה סימטרית יחידה, תמיסה יונית ושתי אלקטרודות מזהב בעלות פני שטח חשופים במידות שונות, הצלחנו ליצור דיודה בעלת יחס יישור זרם (rectification ratio, היחס של זרם קדימה לעומת זרם אחורה במתח קבוע) בעודף של 200 יחידות, שיעור המהווה שיא עבור התקנים המבוססים על מולקולה יחידה”, אומר Jeff Neaton, חוקר במחלקה לפיזיקה באוניברסיטה. “האסימטריות הנחוצה לביצועיה של הדיודה נובעת מפני השטח החשופים הנבדלים של האלקטרודות ומתוך התמיסה היונית”, אומר החוקר. “מערך זה מוביל לקבלת סביבות אלקטרוסטטיות שונות מסביב לשתי האלקטרודות, סביבות המולידות ביצועים משופרים”.
לאור המוטו של “קטן יותר ומהיר יותר” בתעשיית האלקטרוניקה, התקנים המבוססים על מולקולה יחידה מיצגים את הגבול העליון עבור המזעור של רכיבי אלקטרוניקה. בשנת 1974, חלוצי התחום מרק רטנר ואריה אבירם העלו השערה כי מולקולה אסימטרית עשויה לשמש בתור מיישר זרם יעיל, שהוא מוליך זרם חד-כיווני. מאז ועד היום, הפיתוח של התקני אלקטרוניקה המבוססים על מולקולה פונקציונאלית יחידה היווה אתגר לא קטן בתחום של דיודות – אחד מרכיבי האלקטרוניקה הנפוצים ביותר בעולם – פיתוח הנמצא בראש רשימת היעדים המדעיים.
דיודה טיפוסית מורכבת מצומתp-n של סיליקון המגשר בין צמד אלקטרודות (אנודה וקתודה) המתפקדות בתור “השסתום” של זרם חשמלי, תוך הכוונת הזרם והעברתו בכיוון אחד. האסימטריות של צומתp-n מציגות בפני האלקטרונים סביבת העברה ממותגת, כלומר – כבוי/דלוק. מדענים כבר הצליחו בעבר לפתח דיודות המבוססות על מולקולה יחידה, או דרך הסינתזה הכימית של מולקולות אסימטריות מיוחדות המהוות חלופות לצומת p-n; או דרך השימוש במולקולות סימטריות בעלות מתכות שונות בתור שתי האלקטרודות. יחד עם זאת, הצמתים האסימטריים שהתקבלו השיגו יחסי יישור נמוכים וביצועים גרועים. החוקרים מאוניברסיטת קולומביה הצליחו לפתור את שתי הסוגיות הללו.
“התנועה של אלקטרון בקנה-מידה מולקולארי נשלטת על ידי התופעה של מנהור קוונטי”, מסביר החוקר הראשי. “יעילות תהליך המנהור תלויה ברמות האנרגיה הבדידות של המולקולה בתוך הספקטרום הרציף של האלקטרודה. במסגרת מיישר זרם מולקולארי, מערך רמות אלו עובר “העשרה” כאשר המתח חיובי, מה שמוביל להגברת המנהור, ואותו מערך נחלש כאשר המתח שלילי. במסגרת המחקר שלנו פיתחנו שיטה לחישוב מדויק של מערך רמות האנרגיה ושל הסתברות המנהור עבור צמתים של מולקולה יחידה. שיטה זו אפשרה לנו להבין את ההתנהגות הכמותית של הדיודה”. החוקרים הצליחו לייצר מיישר זרם עתיר-ביצועים מתוך צמתים המורכבים ממולקולות סימטריות יחד עם רזוננס מולקולארי במערך כמעט מושלם ביחס לרמות האנרגיה של האלקטרונים הזורמים באלקטרודות הזהב. הסימטריה “נשברה” על ידי שונות משמעותית בגודל פני השטח של כל אחת מהאלקטרודות שנחשפו לתמיסה יונית. הודות לאסימטריות זו, מתח חיובי מגביר משמעותית את הזרם. “בנוסף לשבירת הסימטריה, שכבות כפולות הנוצרות בשל התמיסה היונית מולידות גם הן שונות בקיטוב של שתי האלקטרודות, קיטוב המשפיע גם על הרזוננס המולקולארי הכולל. כאשר החוקרים השתמשו בתמיסה לא יונית, לא התקבל כל יישור זרם. החוקרים סבורים כי השיטה שלהם תוכל להיות מיושמת גם בתחומים אחרים.
49 תגובות
איתן,
אני לא מקלל…
אני מציין עובדה שאתה עלוקה…
יתכן הספקן..
אתה תמשיך בקללותיך ואני אמשיך בשאלותיי המפחידות..
אני אשאל שוב, אך רק שאלות ספציפיות לכתבה זו:
1. האם טכנולוגיית יצירת זכרונות פלאש מעניינת אותך?
2. האם ניסית ללמוד עליה? אם כן, כיצד?
3. אם לא, מדוע נדמה לך שהטכנולוגיה מיסתורית?
ולסיום, שאלה חדשה:
מה עלוקתי בשאלותיי?
איתן,
חתיכת חוצן שכמותך.
איתן
השאלות שלך של עלוקה…
יתכן..
זה כל מה שנשאר ממך? קללות?
מעט ילדותי, לא?
אני אמשיך לחכות שתגיב ולו לשאלה אחת מבין השאלות שנשאלת פה.
בתקוה, בסוף תאזור מספיק אומץ לכך..
איתן, ניסים,
נשארתם עלוקות…
ייתכן
פיסיקאי או אלקטרונאי? או סתם שקרן פתטי?
יתכן..
אתה חושב שכל מי שמשתכנע שאתה דובר אמת מפסיק לדבר איתך והיחידים שממשיכים לדבר איתך הם “המשמיצים”?
למה אתה מזהה שאלות כהשמצות?
למה שלא תנסה לענות עליהן בצורה מנומסת במקום?
אולי תשכנע כמה מהמשיבים פה שאתה דובר אמת..
נסים
אתה עלוקה…
ייתכן…
תענה לי או כולם ידעו שאתה שקרן. האמת… הרוב כבר יודעים… בגלל זה הם לא מדברים איתך. והסיבה שאתה לא מבין את זה, זה כי אתה אידיוט.
איתן, יריב, נסים
תראו שמכל המשמיצים שהיו לי כאן
נשארתם אתם היחידים…
הסיבה : השאר כבר הבינו שמה שאני כותב אמת…
כנראה שאתם טיפשים ויקח לכם עוד זמן להבין…
ייתכן…
אתה פיסיקאי או מהנדס אלקטרוניקה?
טיפש.. עלוקה.. מסכן..
יתכן..
יתכן שכל השאלות המפחידות שאתה נשאל פה מתחילות לגרום לך לצאת משלוותך?
למרות השעשוע הרב שהדלוזיה הפרנואידית שלך מספקת, אולי כדאי שתיקח לך סופ״ש מחוץ לרשת.
אפשר עוד לראות מטאורים מחוץ לעיר, מומלץ לך לנסות.
איתן
אתה מסכן שאין לו מה לעשות…
ניסים אתה צודק,
אין לי מושג איך מייצרים סבון וגם אין לי מושג איך מייצרים אבקת כביסה, כל מי ששאלתי אותו גם לא ידע. עכשיו זה ברור כבר לחלוטין שמדובר בטכנולוגיה חוצנית שהגיעה לכאן מהחלל החיצון, אין אפשרות אחרת בני אדם לא היו מצליחים לפתח דבר כזה בעצמם.
מדהים, כל הכבוד לחייזרים שהביאו אותנו עד הלום 🙂
נסים
אתה עוד אחד מהעלוקות כאן…
טענתה כי הטכנולוגיה הזו אינה מסתורית.
תסביר איך היא לא מסתורית…
זה לא ההוא שקרא לעצמו פעם “ספקני” ?
ייתכן..
אתה צוחק, נכון? גם הטכנולוגיה של יצור דלק למכוניות לא ידועה לכל הציבור, ויש מספר חברות שמייצרות דלק. זה נכון גם לגבי סבון, גבינה צהובה, אבקת כביסה, עפרונות….
ההיגיון שלך מדהים: “אני טיפש ובור, ולכן בהכרח היו כאן חוצנים”.
לא סתם אבי העיף אותך ואת השקרים שלך מהאתר הזה.
טכנולוגיה חוצנית.
זה בטח מאד מחמיא למדענים שפיתחו את הטכנולוגיות האלו שיש אנשים שחושבים שהם פיתחו טכנולוגיה חייזרית, כלומר על-אנושית.
🙂
אבל יתכן..
אתה לא מגיב. לא הגבת ולו לאחת משאלותיי.
אני מנסה לשמור על שיחה מנומסת.
לדוגמא, עדיין לא קראתי לך טיפש.
אני רק מציין מספר עובדות תמוהות לגבי עמדותך ואמונותך ושואל שאלות שעליהן אשמח לקבל תשובה.
מדוע אתה רואה זאת כהשמצה על ידי טרול טיפש?
איתן
מי שפונה לכינוי שלי יקבל את התגובה הראויה לו…
נמאס לי להגיב בנימוס לטרולים טפשים…
בהחלט יתכן שאיני ראוי.
יהיו כאלה שיגידו שהשיחה שלי איתך היא כמתן מכשול לעיוור.
אבל יתכן.. מה עם כל אותם קוראים שכן ראויים לתשובותך?
לא מגיע להם לדעת..?
איתן
לא לא חושש.
אתה לא ראוי…
יתכן..
מדוע אתה כל כך חושש לענות על שאלותיי?
מדוע אתה מפרש זאת כהתקפות או השמצות או טיפוס על עצים גבוהים?
איתן
תחפש עץ אחר לטפס עליו…
אני יותר מדי גבוה בשבילך….
יתכן..
לא חשבתי שתשמע לעצותיי..
גם לא חשבתי שתאזור אומץ לענות על שאלותיי..
איתן
אם אין לך מה לכתוב, אל תכתוב…
אני לא זקוק לעצות ממך…
יריב
אתה שואל בציניות,
אבל אענה לך ברצינות.
ראשית, אני עוקב בדריכות לאסוף כל מידע אפשרי בנושא זה.
לצערי, בימינו נעשה כל מאמץ ע”י הרשויות המוסמכות לטשטש מידע בנושא זה.
מה שעוזר מאוד לטשטש את העקבות, העובדה שהחוצונים עצמם מעונינים לטשטש…
לעניין מידע טכנולוגי,
אין לי ספק שבמשך המאות שנים האחרונות במיוחד,
הועבר מידע לפיתוח טכנולוגיות חדשות.
עובדה ידועה, שפטנטים בעבר “התגלו” במקביל במספר מקומות מרוחקים זה מזה,
על כדור הארץ..
לדעתי, אנחנו מושפעים ממספר קבוצות של חוצונים,
אשר פועלות בצורה עצמאית, ולא תלויות זו בזו…
איזה מהכטנולוגיות נמסרו לנו עלידי מי ?
אני משאיר את זה רק ליד הדמיון…
יתכן..
לא “השמצתי” אותך, ציינתי עובדה.
אתה טוען שאינך מכיר את הטכנולוגיה. מכאן שלא טרחת לנסות ללמוד עליה.
מי שרוצה ללמוד, מתחיל בפעולה המינימלית שאדם יודע קרוא וכתוב ובעל חיבור לרשת האינטרנט יעשה: בדיקת הערך בויקיפדיה.
הערך מספק ידע בסיסי למעוניינים. ידע נוסף ניתן להשיג במקורות אחרים.
אני אוסיף מספר שאלות לרשימת השאלות עליהן אתה מפחד לענות:
1. האם טכנולוגיית יצירת זכרונות פלאש מעניינת אותך?
2. האם ניסית ללמוד עליה? אם כן, כיצד?
3. אם לא, מדוע נדמה לך שהטכנולוגיה מיסתורית?
יתכן… אני מציע שתקרא אותו לסדר.
איתן
אתה מתווסף לרשימת הכותבים כאן שכל מה שהם יודעים זה להשמיץ…
אם אתה לא יודע, תשתוק (אויל מחריש, לחכם ייחשב…).
אני לא זקוק לציונים שלך על מה אני יודע ומה לא.
אני מקווה שלהבא לא אצטרך להגיב לך בטון יותר חריף…
יתכן…,
האם לדעתך הטכנולוגיה הזו הגיעה אלינו בעקבות ביקור של חוצנים בכדור הארץ ?
מה לדעתך הסיכוי שזהו מקורה ?
אשמח לתשובתך הכנה.
יתכן..
אתה לא מכיר את הטכנולוגיה הנ”ל כי לא אתה לא טורח ללמוד על הטכנולוגיה.
אפילו מאמץ מינימלי של קריאת הערך בויקיפדיה נראה מעבר ליכולתך.
נראה שמה שאתה רוצה הוא שמישהו יקרא למענך את החומר באנגלית, יתרגם לעברית ויפשט לך אותו לכמה משפטים קליטים.
ואם זה לא מספיק, אתה מאמין שאם אתה לא יודע משהו, “הציבור” לא יודע אותו.
אריאל
יש לי הרגשה שיש לך בעיה בהבנת הנקרא…
ההגדרה של “מסתורי” היא שהדבר אינו גלוי… (מהמילה “סתר”).
אם הוא וכנראה גם אתה טוענים שאין מסתורין בטכנולוגיה
של זכרון הפלאש, אז בבקשה, שניכם מוזמנים לגלות
את הטכנולוגיה הזאת, כיון שבודאי אתם מכירים אותה…
כיון שטענתי כאן מקודם, שברור שהטכנולוגיה ידועה למספר רב של ייצרנים
אבל היא לא ידועה לכלל הציבור…
אני לא מכיר אותה…
יתכן, אם ניסים טוען שהטכנולוגיה הזאת אינה מסתורית אז איזה מסתורים יש לחשוף? אם אתה כל כך מתעקש יש משהו נפלא שנקרא google שבו אתה יכול לרשום את השאלות שלך ולקבל תשובות או שזה מיסתורי בעיניך?
נסים
אם אתה טוען שהטכנולוגיה אינה מסתורית,
אז אתה מוזמן לחשוף את המסתורין…
ייתכן
אני מסכים איתך שהחלפת דיסק מגנטי בזכרון פלאש זה דבר מדהים. אני רק אומר שהטכנולוגיה אינה מסתורית.
אגב
מי שפעם “צרב” זכרונות על EPROM מגושם
בנפח קטן, ויודע באילו קשיים זה היה כרוך,
רק הוא יכול להעריך את פריצת הדרך המדהימה
בנושא זכרונות הפלאש…
ניסים
אף אחד לא טען שזה דבר חדשני…
הזכרונות הראשונים היו קטנים.
מה שעשה את התופעה למרשימה ולפריצת דרך,
היכולת של זכרונות אילו להחליף דיסקים קשיחים
גם מבחינת נפח וגם מחינת מהירות..
המחירים היום, הגיעו לדרגה כזו שלא יימצא בעתיד,
אף מתקן אלקטרוני , גם הקטן ביותר, אשר לא יכיל את הזכרונות הללו.
זו ממש מהפכה שעדיין לא מבינים בציבור את הקיפה ואת השלכותיה…
יריב
התפתחה כאן פרנויידה לכינוי ייתכן…
קויתי ללמוד ממך דבר חדש…
כל מה שהיה לך להגיד, עוד השמצות…
יתכן…,
לא התרגזתי בכלל פשוט ציינתי עובדה שלדעתי כל המגיבים כאן מסכימים לגביה, ההודעות שלך מלאות בחשדנות חסרת כל פרופורציות או היגיון לגבי כל מה שנאמר לציבור, בטח בתחום המדעי. מבחינתך אם לא ראית את הניסוי במו עיניך אז זה חייב להיות שקר או טכנולוגיה שהגיעה לכדור הארץ מחייזרים שנחתו כאן.
בחייך זה פשוט הזוי. אני לא יכול לספר לך באיזו טכנולוגיה משתמשים לייצור כרטיסי זכרון-פלאש כי אני ממש לא בקי בתחום אבל אין לי סיבה להניח שמסתירים איזו טכנולוגיה חייזרית מהציבור. אני בטוח שתוכל למצוא את כל התשובות באינטרנט באתרים שמתעסקים בכך.
ייתכן..
זכרונות פלאש קיימים יותר משלושים שנה. זה לא בדיוק משהו חדשני.
יריב
לא ברור לי מה הרגיז אותך…
אשמח אם תלמד אותי באיזו טכנולוגיה משתמשים
לייצור כרטיסי זכרון-פלאש…
יתכן…,
מדוע אתה קורא לעצמך “יתכן” ? קרא לעצמך “איש הקונספירציות” זה הרבה יותר מתאים לך.
אתה בטח גם חושב שכדור הארץ שטוח אבל המדענים מסתירים זאת מאיתנו.
אגב
העובדה שמספר ייצרני כרטיסי פלש הולכת וגדלה מיום ליום
מוכיחה כי מדובר בטכנולוגיה אשר פורסמה מקודם ברבים…
יריב
אתה בהחלט צודק,
אבל מאוד ייתכן שחלק מהחידושים שפורסמו
כבר מיושמים למעשה, בלי שיפרסמו את הדבר בציבור…
לא חקרתי באיזו טטכנולוגה מופלאה משתמשים
לייצור רכיבי זכרונות פלאש וזכרונות דיסק-און-קיי.
בתחילת שנות השישים ייצרו ב IBM זכרון של 4000 בתים (4 K)
בארגז בגודל 1 על 1 מ”ר…
יגאל זה לא יפה, המדענים עובדים על זה מאד קשה.
האמת כבר קשה לעקוב, אני קורא כבר 10 שנים לפחות על טרנזיסטורים ורכיבים אלקטרוניים נוספים שמומשו בתנאי מעבדה ברמה של מולקולות ואפילו של אטום בודד… לאן עוד אפשר להגיע ? קווארקים ?
🙂
דיודה מתובלת בתמיסה