ترانزیستور با تک مولکول (Single-Molecule Transistor)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع ترانزیستورها (Transistor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
ترانزیستور با تک مولکول (Single-Molecule Transistor) :
ترانزیستور تک مولکول (Single-Molecule Transistor) زیرمجموعه ای از ترانزیستورهای مولکولی است که در آن کانال تنها از یک مولکول منفرد (معمولا یک مولکول آلی یا فلز-آلی با ساختار مشخص) تشکیل شده است. این قطعات مرز نهایی کوچک سازی ترانزیستورها را نشان می دهند و برای مطالعه فیزیک بنیادی در مقیاس مولکولی اهمیت دارند.
ساختار: یک مولکول منفرد (مانند C60، نانولوله کربنی کوتاه، یا یک مولکول پیچیده با گروه های تیولی برای اتصال به طلا) بین دو الکترود فلزی (سورس و درین) با فاصله بسیار کم (چند نانومتر) قرار می گیرد. یک الکترود گیت (معمولا از پشت زیرلایه) برای کنترل پتانسیل مولکول استفاده می شود. اتصال مولکول به الکترودها از طریق گروه های عاملی شیمیایی (مانند تیول -SH) یا جذب فیزیکی انجام می شود.
رسانش از طریق مولکول توسط مکانیزم های کوانتومی مانند تونل زنی رزونانسی یا پله های کولنی (Coulomb Staircase) توصیف می شود. در دمای پایین، می توان پدیده بلوکه کولنی و نوسانات کولنی را مشاهده کرد که نشان دهنده باردار شدن تک تک الکترون روی مولکول است.
\[ G = G_0 \cdot T \quad (G_0 = 2e^2/h \approx 77.5\,\mu S) \]مزایا: حد نهایی کوچک سازی، امکان مطالعه فیزیک کوانتومی در مقیاس مولکولی. معایب: ساخت بسیار دشوار و تکرارناپذیر، عملکرد در دمای اتاق با چالش مواجه است، و نویز بالا.
تحقیقات بر روی ترانزیستورهای تک مولکول عمدتا در آزمایشگاه های فیزیک و شیمی انجام می شود و هنوز به مرحله عملیاتی برای کاربردهای الکترونیکی نرسیده است.
