Перспективы использования комплексных соединений в качестве материалов молекулярной электроники

На основе комплексных соединений могут быть созданы функциональные материалы молекулярной электроники.

Молекулярная электроника базируется на использовании молекулярных структур, позволяющих производить, принимать и обрабатывать информацию [247]. Для этих структур характерно существование в двух или нескольких термодинамически устойчивых состояниях. На этой основе предполагается создание нового поколения вычислительных систем. С помощью таких структур может быть создана двухбитовая наноразмерную ячейка. Это может быть, например, супрамо- лекулярная структура. Для выполнения логических операций могут найти использование металлохелаты [247]. Комплексные соединения представляют также интерес для молекулярной спинтроники [247]. Совершенно очевидно, что переход к техническим элементам молекулярных размеров перспективен.

Для молекулярной электроники определенный интерес представляют молекулярные магниты, сохраняющие намагниченность при температурах до 100 °С. Это полиядерные цианиды [218]:

Сегодня интересы молекулярной электроники сосредоточены на решении проблемы преобразования солнечной энергии в электрический ток и фотохимического разложения воды. Для решения проблемы можно использовать супрамолекулу, состоящую из трех частей - донора (Д), акцептора (А) и проводника (П). На рис. 179 приведена схема переноса заряда на молекулярном уровне [248]. Поглощение кванта света приводит к разделению зарядов Д+ и А-.

Схема переноса заряда в супрамолекуле

Рис. 179. Схема переноса заряда в супрамолекуле

Если квант света hv поглощается хромофором Хь то он переносится к хромофору Хг, который излучает с частотой hv2 (рис. 180) [106].

Перенос энергии в супрамолекуле

Рис. 180. Перенос энергии в супрамолекуле

Конкретный пример переноса кванта света супрамолекулой представлен на рис. 181 [248]. Донором является комплекс [11и(11)(Ьру)з], проводником полифениленовая цепь (Ph)„ (п = 3-7), акцептором бипириди- натный комплекс Os(II) или Os(III). Этот же комплекс может служить переносчиком электрона.

Схема переноса энергии супрамолекулой R = и-СН|з

Рис. 181. Схема переноса энергии супрамолекулой R = и-С6Н|з

Важную роль в преобразовании солнечной энергии в электрическую играют сенсибилизаторы - комплексные соединения с различными лигандами, например, [RuL3]4 (L- 5,5'-дикарбокси-2,2'-бипиридин) [248]. Комплекс наносится на поверхность нанослоя ТЮ2. Карбоксильные группы лиганда обеспечивают прочную связь комплекса с поверхность ТЮ2. Под действием кванта света электрон переносится из комплексного соединения на ТЮ2 затем на катод. Появившаяся на координационном соединении дырка превращает его в сильный окислитель. Теперь фотоэлектрод играет роль анода. Заполнив межэлектродное пространство иодидом калия и йодом. На аноде и катоде будут соответственно протекать процессы: 2Г- = Ь, Ь + = 2Г. Движущей силой такой ячейки служит энергия света.

На рис. 182 приведена структура сложной супрамолекулы, состоящей из четырех комплексов цинка с порфирином. Последние связаны между собой дифенилацетиленовыми мостиками [248]. Акцепторным фрагментом служит фуллерен.

Сложная супрамолекула с квантовым выходом 0,98

Рис. 182. Сложная супрамолекула с квантовым выходом 0,98

Важное значение для радиоэлектроники приобрели л-ком- плексы переходных металлов (сэндвичевые комплексы переходных металлов «СКПМ») [249].

Для электроники актуальны тонкопленочные металлические материалы. Такие материалы могут быть получены при термическом распаде СКПМ. Образование этих пленок происходит через нано частицы металлов. В этом случае важную роль играет терморазложение ферроценов.

Для функциональных материалов электроники важна чистота конечного продукта. Существует несколько способов получения чистых металлов. Чаще всего используются методы термического разложения в паровой фазе, в растворах, а также электролиз, фотолиз, гидролиз. Металлы получают в виде порошков и пленок.

В табл. 72 показано содержание микропримесей в конечном металлическом продукте, полученном термическим разложением метал- лоорганических соединений [249].

Таблица 72

Содержание микропримесей в конечном продукте

Металл

Исходное

вещество

Способ получения, условия

Содержание микронримесей

Ru

Дицикло-пента-

диенил-рутений

Пиролиз Пиролиз при 595°С в атмосфере водорода

Чистота рутения 99,99 %; Fe- 10'2%,

Pd<510 3%;

В, Si - в еще меньших количествах

W

Карбонил вольфрама

Пиролиз при 1000°С

С - 0,02 %

Сг

Бис-кумолхром

Пиролиз при 300- 400°С

С<0,1 %

Бис-этилбензол-

хром

Пиролиз

А1 - 6х 10 3%, Fe - 3x10 3%

Бис-бензолхром

Пиролиз

Си-5, Мо- 10, Sn - 3, С - 4600, О - 676, Н - 3, N - 80 (части на миллион);

Al, Fe, Mg, Si не обнаружены

Сэндвичевые комплексы переходных металлов используются для получения резистивных пленок. На основе бис-ареновых комплексов хрома и ферроценов были изготовлены фотошаблоны.

Процессы образования комплексов в расплавах

Примером комплексообразования в расплавах могут служить реакции взаимодействия газообразного фтора с солями [250]:

Технологический интерес представляет синтез нитридов MeN из хлоридных комплексов МеО^-™, содержащихся в расплаве СаСЬ и СаО [250].

Процессы сульфидирования в расплавах роданидов, цементации в расплавах карбоната натрия, силицирования в расплаве метасиликата проходят чепрез стадию образования поверхностных комплексных соединений [250].

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >