Группе ученых из Стэнфордского университета, при содействии ученых из Бельгии, Германии и Украины, удалось «скрестить» две не самых обычных формы углерода, микроскопический алмаз, так называемый алмазоид, с бакиболлом, еще одним из видов углерода, форма которого напоминает форму футбольного мяча. Получившаяся в результате такого «скрещивания» молекула проводит электрический ток в одном направлении, являясь, по сути, аналогом известного электронного компонента, называемого диодом. Данное достижение является достаточно значимым шагом для сокращения компонентов электронных чипов до молекулярного уровня, что, в свою очередь, позволит изготавливать действительно миниатюрные электронные устройства, обладающие достаточно высокой мощностью и эффективностью.
«Экспериментируя, мы изучали то, какие новые свойства могут обрести молекулы, составленные из двух совершенно разных форм углерода. Мы назвали эти новые молекулы «бакиалмазоидами» (buckydiamondoid)» — рассказывает Хари Мэнохаран (Hari Manoharan), ученая из Института материаловедения и энергетики (Stanford Institute for Materials and Energy Sciences, SIMES) Стэнфордского университета, — «То, что нам удалось получить, является односторонним «клапаном» для электрического тока, который действует совершенно отлично от действия его составных частей».
Бакиболлы (Buckyballs, Buckminsterfullerenes) — это полые сферы из 60 атомов углерода, за открытие которые трое ученых в 1985 году удостоились Нобелевской премии по физике и химии. Алмазоиды (Diamondoids) — это крошечные кристаллы алмаза, состоящие из нескольких атомов углерода и весящие всего одну миллиардную часть от миллиардной части карата. И, следует заметить, эти оба материала являются сейчас предметом повышенного интереса со стороны ученых в силу их некоторых уникальных свойств.
Базой для создания углеродного молекулярного диода стали следования 2007 года, проведенные учеными из Стендфордского университета и лаборатории линейных ускорителей SLAC. В то время ученым удалось обнаружить, что тонкий слой из алмазоидов, нанесенный на поверхность металла, является весьма эффективным источником электронного излучения. И недавно ученым пришла в голову мысль совместить излучающие электроны алмазоиды с бакиболами, которые, наоборот, очень хорошо их поглощают.
Получившиеся бакиалмазоиды являются крошечными структурами, длина которых равна всего нескольким нанометрам. Изображения этих гибридных молекул были получены при помощи сканирующего туннельного микроскопа, который использовался еще и дли проведения измерений электрических характеристик углеродного диода. Оказалось, что этот диод является самым лучшим диодом из всех молекулярных диодов, созданных учеными ранее. В одну строну он пропускает ток, в 50 раз превышающий ток, который может пройти в обратном направлении.
В заключение стоит отметить, что углеродный диод является не первым молекулярным диодом, изготовленным учеными. Но, в отличие от других представителей этого семейства новый электронный прибор отличается превосходными электрическими характеристиками и тем, что в его составе находятся только атомы углерода и немного атомов водорода, который используется в качестве своеобразного «клея». А в самом ближайшем времени ученые собираются провести дополнительные исследования в направлении создания молекулярных электронных приборов. И очередным кандидатом на его изготовление из одного углерода станет транзистор, прибор, имеющий два полупроводниковых перехода и играющий самую главную «скрипку» во всей современной электронике.