אלקטרוניקה אורגנית

 

 

צעד משמעותי לקראת יישומה של אלקטרוניקה מולקולרית בוצע באחרונה במעבדות מכון ויצמן למדע. צעד זה, שהוביל לפיתוחה של שיטה ראשונה מסוגה לשליטה בתכונותיהם החשמליות של התקנים אלקטרוניים הכוללים מוליכים-למחצה, מתואר במאמר שהתפרסם באחרונה בכתב העת המדעי "נייצ'ר".

 

מדענים רבים, במקומות שונים בעולם, שואפים זה זמן רב לנצל את תכונותיהן האלקטרוניות של מולקולות אורגניות, דבר שעשוי לאפשר את בנייתם של התקנים קטנים, מתוחכמים ומגוונים יותר מאלה העומדים לרשותנו כיום. הצעד הראשון בדרך אל המטרה הזאת הוא הבנת הגורמים המשפיעים על מעבר אלקטרונים במולקולות. כדי לעשות זאת, מנסים המדענים להניח את המולקולות הנחקרות בשכבה אחידה על גבי לוח מתכת או מוליך-למחצה (דבר זה יאפשר "לתקשר" עם המולקולות באופן חשמלי). אלא שמתברר, שלא כל כך קל להניח שכבה אחידה של מולקולות. המדענים שעושים זאת מגלים במקרים רבים שבשכבות האלה קיימים "חורים" ופגמים שונים. מתברר, שגם כאשר הפגמים האלה מופיעים בשיעור של פגם אחד לכל מיליון מולקולות, עדיין הם מעוותים את תוצאות הניסויים. למעשה, מכיוון שיהיה זה בלתי-אפשרי לאתר את כל הפגמים הללו, המדענים אינם יכולים לדעת אילו מתוצאות המדידות שלהם מתייחסות לאזורים תקינים בשכבת המולקולות הנחקרות ואילו מדידות נובעות מפגמים באותה שכבה מולקולרית.

 

תלמידת המחקר איילת וילן, שעבדה עם פרופ' דוד כאהן מהמחלקה לחקר חומרים ופני שטח של מכון ויצמן למדע, ובשיתוף עם פרופ' אברהם שנצר מהמחלקה לכימיה אורגנית, מצאה באחרונה דרך לעקוף את הבעיה הזאת. היא השתמשה במולקולות שמשפיעות על המאפיינים החשמליים של פני השטח של המוליך-למחצה, ויחד עם זאת הן כה קצרות, עד שהאלקטרונים החולפים דרכן כמעט אינם "חשים" בהן. כתוצאה מכך פוחתת במידה רבה ההשפעה של מעבר האלקטרונים דרך המולקולות על תוצאת המדידה, דבר שמקטין עד לרמה זניחה את השפעת הפגמים המולקולריים שבשכבה.

 

לצדן השני של המולקולות הצליחה וילן לחבר עלה דק של זהב (מתכת המוליכה זרם חשמלי ביעילות רבה). את עלה הזהב היא הניחה בעדינות - כשהוא צף בנוזל - על שכבת המולקולות האורגניות שאת השפעתן על הזרם החשמלי ביקשו לחקור.

 

במערכת זו הצליחו המדענים לחקור את השפעת המולקולות על תכונותיו של המוליך-למחצה בקרבת שטח-פניו. מבנה זה של המערכת איפשר להם לשלוט בזרם החשמלי שעבר בין המוליך-למחצה לבין המתכת, מבלי שנאלץ לזרום דרך המולקולות. בדרך זו הצליחו להתעלם מהפגמים בשכבת המולקולות. איילת וילן: "שיטת העבודה שפיתחנו עשויה לסייע בבניית מודלים מחקריים שיאפשרו לקבוע מראש את תכונותיהם של התקנים אלקטרוניים באמצעות קשירת מולקולות מסוימות למוליכים-למחצה. שיטה זו פותחת פתח למגוון יישומים עתידיים, החל מסוגים חדשים של שבבי מחשב ועד לתאים סולריים".