ПОЛУСФЕРЫ ДЛЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

ПОЛУСФЕРЫ ДЛЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

Коранулен ([5]циркулен) представляет собой полициклический ароматический углеводород с формулой C₂₀H₁₀. Молекула коранулена состоит из циклопентанового кольца с пятью бензольными кольцами, коранулен отличается интересными свойствами, которые в последнее время привлекают внимание исследователей.

Так, международная группа исследователей провела квантово-химическое исследвание свойств молекулы коранулена и предсказала, что такая молекула может преодолеть ряд сложностей, возникающих при дизайне молекулярных электросхем.

Рисунок из Phys. Chem. Chem. Phys., 2015,17, 6114

Проще всего представить строение коранулена можно следующим образом – возьмем фуллерен C₆₀ и отрежем от него ломтик примерно в одну треть, после чего дополним «свободные валентности» углерода водородами – именно такая структура, возможно, окажется строительным элементом молекулярной электроники.

С момента открытия фуллерены очень быстро стали популярными среди некоторых материаловедов – в настоящее время бакиболы пытаются приспособить для практического применения в совершенно различных областях. Тем не менее, хотя известно, что молекула C₆₀содержит «свободные состояния» (существует такое понятие как суператомное состояние бакибола [buckybowl superatom states (BSS)]), способные к акцептированию электронов, эти свободные состояния характеризуются энергией, которая затрудняет применение фуллеренов в молекулярных электронных устройствах.

Как отмечает один из авторов исследования, Лайла Мартин-Самос (Layla Martin-Samos), движение электронов в схемах должно быть быстрым, а в фуллеренах энергетические уровни состояния BSS расположены таким образом, что их достаточно сложно достичь. По ее словам, коранулен, как показывают результаты расчетов, гораздо лучше подходит для создания таких систем.

Мартин-Самос с коллегами уже изучали оптические свойства коранулена; в новой работе они сосредоточили усилия на исследовании электронных свойств этой молекулы, уделяя особое внимание состояниям BSS. Результаты расчета позволяют сделать вывод, что состояния BSS в коранулене отличаются энергетическими состояниями, меньшими, чем у фуллерена и, таким образом, их проще достичь. Как говорит Мартин-Самос, фактически можно предположить, что если расположить в ряд несколько молекул коранулена, они образуют своего рода туннель для путешествия электронов.

Мартин-Самос добавляет, что проведенные результаты расчетов позволили не по-новому посмотреть на потенциал молекулы, эти расчеты также могут стать руководством для проведения дальнейшего экспериментального анализа, которые могут подсказать порядок действий, способный понизить затраты времени и средств на проведение экспериментов. В принципе, ряд экспериментов уже проведен, и в настоящее время проводится анализ их результатов, так что Марти-Сантос и ее коллегами ожидают этих результатов с нетерпением, и боятся говорить про предварительные выводы, чтобы «не сглазить».

Источник: Phys. Chem. Chem. Phys., 2015,17, 6114, DOI: 10.1039/C4CP05776G