Moleküler elektronik cihazlar için, moleküllerin kullanımı, 1970’lerin başlarında Northwestern tarafından Mark Ratner ve IBM’den Avi Aviram tarafından önerildi, ancak 21. yüzyılın başlarına kadar uygun nanoteknoloji araçları mevcut değildi. Yaklaşık yarım nanometre genişliğinde ve birkaç nanometre uzunluğundaki molekülleri birbirine bağlamak büyük bir sorun olmaya devam ediyordu. Tek moleküller üzerinden elektrik nakli anlayışı ortaya çıkmaya başladı. Bazı gruplar, örneğin bilgisayar belleğinde akla yatkın olarak kullanılabilen moleküler anahtarları gösterebilmiştir.
Mevcut araştırma alanları arasında molekül seçimine rehberlik eden mekanizmalar, nano ölçekli kapılara molekülleri birleştirmek için mimariler ve transistör benzeri davranış için üç terminalli moleküller bulunmaktadır. Daha radikal yaklaşımlar, bir silikon çip üzerindeki tek sarmallı DNA’nın olası tüm değişken değerleri kodlayacağı ve tamamlayıcı sarmal etkileşimlerinin, çözüm bulmak için paralel bir işleme yaklaşımı için kullanıldığı DNA hesaplamalarını içerir. Moleküler elektroniklerle ilgili bir alan, duvar kağıdı ve esnek elektronik gazeteler gibi yayılabilen video ekranları gibi yeni uygulamalar vaat eden organik ince film transistörleri ya da ışık yayıcılarıdır.
Nanotüpler nedir?
Karbon nanotüpleri dikkat çekici elektronik, mekanik ve kimyasal özelliklere sahiptir. Spesifik çaplarına ve karbon atomlarının bağlanma düzenlemesine aktif olarak, nanotüpler metalik veya yarı iletken davranış sergilerler. Mükemmel bir nanotüp içindeki elektrik iletimi, düşük ısı dağılımı ile balistiktir. Sonuç olarak bir nanotüp veya bir nanotelden yapılmış bir tel, karşılaştırılabilir boyutta sıradan metal telden çok daha fazla akım taşıyabilir. Çapı 1.4 nanometrede, nanotüpler silikonun kapı genişliğinden yaklaşık yüz kat daha küçüktür yarı iletken cihazlar.
İletim için nanotellere ek olarak, metalik ve yarı iletken karbon nanotüpleri birleştirerek transistörler, diyotlar ve basit mantık devreleri gösterilmiştir. Benzer şekilde silikon nanotelleri alan etkili transistörler. Bipolar transistörler, invertörler, ışık yayan diyotlar, sensörler ve hatta basit bellek gibi deneysel cihazlar oluşturmak için kullanılmıştır. Nanotel devreleri için büyük bir zorluk, moleküler elektroniklerde olduğu gibi bu cihazları çalıştırılabilir yüksek yoğunluklu bir mimariye bağlamak ve entegre etmektir. İdeal olarak, yapı yerinde büyüyecek ve monte edilecektir. Kabloların ve cihazların işlevini birleştiren bağlantı çubukları mimarileri özellikle ilgi çekicidir.
