分子纳米导线制成下一代电子装置


  利兹大学的科学家已经开发了一种新技术,可以制成分子纳米线,他们是用薄片状的环形分子制成,这种分子称为盘状液晶(DLCs :discotic liquid crystals)。

  这些发现可能是一个重要步骤,将开发下一代电子设备,如采光电池和廉价的生物传感器,可以用于测试水的质量,适用于发展中国家。

  盘状液晶是状如盘子的分子,是一种更有希望的候选材料,可用于制造有机电子装置。然而,控制其对齐却难住了科学家们,这一直是一个主要的障碍,妨碍它们用于液晶显示器产业和分子导线。

  “盘状液晶分子都倾向于彼此向上堆叠,就像一堆硬币,”斯蒂芬·埃文斯( Stephen Evans)教授说,他是利兹大学(University of Leeds)教授。“但困难出现在控制柱状堆叠的取向,这涉及到它们所放的表面。这是至关重要的,涉及到其未来应用。

  “传统上,科学家试图对齐盘状液晶时,只需要在这些分子所在的表面擦一下,要用一块布擦,就可以形成微形沟槽。这种相当原始的方法很管用,对于宏观区域就是这样,但对于新一代的设备,我们需要精确控制的,是液晶如何自动排列于表面。”

  利兹大学的研究小组,牵头的是理查德·布什柏(Richard Bushby)教授和埃文斯教授,他们已经开发出一项全新技术,利用有图案的表面,有选择地控制对齐方式,可以让它们堆叠得十分整齐,这样就可以创造分子导线。

  这项技术涉及印制金或硅薄片,以及自组装单层膜,其上可形成的图案条纹,代表或高或低的能量。一滴液晶滴到这一有图案的表面并加热,这时,液滴自发散开,就像液态手指,但只扩散在高能的条纹中,留下低能区域裸露着。

  埃文斯教授说:“在条纹内,我们发现,分子排列成半圆柱形,每一个有数微米长,我们相信,这样就是最高水平控制的盘状液晶对齐方式,到目前为止就是这样。我们还发现,条纹越窄,圆柱越整齐。”

  这个小组都希望,这种程度的控制,可以引导开发一种新型生物传感器,这样的传感器能测试任何内容,只要它们能改变表面性质。

  “改变表面性能,我们就能切换不同的对齐方式,这是很有趣的,从感应装置角度来看就是这样,”埃文斯教授说。“大多数生物传感器需要背光,以便看到什么时候出现变化,但很容易看到,什么时候液晶改变了方向,只要拿起来对着光看就行。

  “这就开辟了巨大的可能性,可以生产非常简单,更重要的是廉价的生物传感器,可以广泛用于发展中国家。”

  这个小组正在测试这些电线的电导率,希望它们能用于能量传递,是在分子系统中应用。他们也在寻找一些方法,为的是聚合这种导线,使它们更强固。