05/09/2011 - Der Quantentunnel-Effekt leitet den Transport von Elektronen in Porphyrine

Menéame

Der Transport von Elektronen durch durch Porphyrine gebildete Moleküle erfolgt durch den Tunneleffekt, der durch die Gesetze der Quantenmechanik beschrieben wird, wie eine internationale Studie gezeigt hat, an der ein Zentrum des Obersten Rates für wissenschaftliche Forschung (CSIC) teilgenommen hat. Der Artikel, der in der letzten Ausgabe der Zeitschrift Nature Nanotechnology veröffentlicht wurde, schließt den Glauben aus, daß dieser Transport durch Sprünge von einer Region zur anderen des Moleküls, das als Hopping bekannt ist, erfolgt.

Porphyrine sind organische Moleküle, die im zentralen Bereich von Makromolekülen wie Chlorophyll und Hämoglobin erscheinen und ein Metallatom in ihrem Zentrum besitzen, das ihre spezifische Funktion bestimmt. Die Bedeutung dieser Moleküle im Bereich der molekularen Elektronik liegt in ihrer "Fähigkeit, Elektronen von einer Region in eine andere zu übertragen," erklärt der für die Arbeit am Nanomaterialien- und Nanotechnologie-Forschungszentrum (gemischtes Zentrum des CSIC, der Universität von Oviedo und der Regierung des Fürstentums Asturien) zuständige Mitarbeiter Victor Manuel García.

Um den elektronischen Transportmechanismus zu lösen, den Porphyrine leiten, hat das Gerät die Veränderung seiner elektrischen Leitfähigkeit je nach Entfernung und Temperatur in Ketten von ein, zwei und drei Porphyrineinheiten bewertet, die an ihren Enden an Goldoberflächen befestigt sind, die als Elektroden wirken.

Nach den Gesetzen für den Hopping-Transport steigt die Leitfähigkeit der Porphyrine mit der Temperatur, wird aber mit der Entfernung leicht reduziert. Unter diesem Mechanismus gehen die Elektronen von einer Elektrode zur anderen durch Sprünge von einer Region zur anderen der durch Porphyrine gebildeten Moleküle, wobei ihr Verhalten dem eines Teilchens ähnelt, als dem einer Welle. Die Temperatur erhöht ihre Sprungfähigkeit und erhöht somit die Verhaltensfähigkeit, während die Länge sie verringert.

Im Gegenteil, der Tunneleffekt beruht darauf, dass Elektronen eine gewisse Wahrscheinlichkeit haben, aus einer Elektrode zu verschwinden und in der anderen zu erscheinen. Diese Wahrscheinlichkeit hängt von der Art des Moleküls zwischen den Elektroden ab.

In diesem Mechanismus kann die Temperatur auch das Verhalten erhöhen, "da sie die Menge der Elektronen erhöht, die zum Transport verfügbar sind," erklärt Garcia. Die Wirkung der Länge reduziert jedoch das Verhalten exponentiell. Eine leichte Zunahme der Entfernung verringert die Wahrscheinlichkeit der Elektronen, auf der anderen Seite zu erscheinen drastisch.

Der sanfte Rückgang der Leitfähigkeit der Porphyrine in Abhängigkeit von der Entfernung und der Abhängigkeit von der Temperatur "war zu glauben, dass der Transport durch Hopping durchgeführt wurde. Die theoretischen Experimente und Berechnungen des Teams haben jedoch gezeigt, dass der Transport von Elektronen tatsächlich durch Tunneleffekt erfolgt."

Computerkomponenten

"Die fortschreitende Miniaturisierung der integrierten Schaltungen macht die elektronischen Elemente immer näher an die Atomgrenze," erzählt Garcia. Die Forschung zielt daher darauf ab, Moleküle zu finden, die die Funktionen der elektronischen Komponenten erfüllen können, da sie einfach und wirtschaftlich produziert werden.

Der in dieser Studie entdeckte elektronische Transportmechanismus kann die Verwendung von Porphyrinen in Geräten für Quantencomputer fördern. Diese Computer basieren auf Quantenmechanik, so dass der elektrische Transport durch Tunneleffekt für sie geeignet sein kann. Indem sie in einer Elektrode oder in einer anderen wieder auftauchen, "bewahren die Elektronen ihre wellige Natur und damit auch ihre Quanteneigenschaften," schließt Garcia.

An der Studie nahmen Forscher aus Liverpool, Lancaster, Oxford und Cardiff im Vereinigten Königreich sowie aus den Universitäten Saragossa und Oviedo teil, zu denen der Forscher gehört.

Gita Sedhi, Víctor M. García.Suárez, Louisa J. Esdaile, Harry L. Anderson, Colin J. Lambert, Santiago Martín, Donald Bethell, Simon J. Higgins, Martin Elliott, Neil Bemmett, J. Emyr Macdonald and Richard J. Nichols. Long-range electron tunnelling in oligo-porphyrin molecular wires. Nature Nanotechology. DOI: 10.10138/NNANO.2011.111

Oracle acaba de emitir una alerta de seguridad para corregir la vulnerabilidad CVE-2026-91403, que afecta al componente Java Secure Socket Extension (JSSE) de versiones concretas de Oracle Java SE y GraalVM. La compañía le asigna una puntuación de 9,1 sobre 10 en CVSS 3.1. La matriz de riesgo señala que la vulnerabilidad puede explotarse por red sin autenticación y que,...

Acuerdo provisional sobre el mercado europeo de carbono El Consejo de la Unión Europea y el Parlamento Europeo alcanzaron el 20 de octubre de 2026 un acuerdo político provisional para modificar las reglas de invalidación de derechos de emisión en la Reserva de Estabilidad del Mercado (MSR), integrada en el régimen de comercio de derechos de emisión de la Unión...

El Consejo General de Colegios Oficiales de Graduados e Ingenieros Técnicos Industriales de España (COGITI) ha remitido documentación actualizada a octubre de 2026 sobre las atribuciones profesionales de los ingenieros técnicos industriales y de los graduados en Ingeniería con titulaciones habilitantes. El Colegio Oficial de Ingenieros Técnicos Industriales de Zamora ha difundido la comunicación entre sus colegiados. Los documentos toman...

Miguel Ángel Carrera, Ixone Angulo y Bebidas PepsiCo, S. L. han sido anunciados como ganadores de la primera edición de los Premios de Ingeniería e Industria de Euskadi, impulsados por el Consejo Vasco de Ingeniería Industrial, integrado por los colegios oficiales de Álava, Bizkaia y Gipuzkoa. Miguel Ángel Carrera ha sido distinguido como Ingeniero del Año por su trayectoria profesional....

El programa NAVISP impulsa técnicas de aprendizaje automático para identificar señales anómalas en sensores cuánticos destinados a posicionamiento, navegación y sincronización. Un nuevo enfoque para la navegación de precisión La Agencia Espacial Europea, a través de su programa NAVISP, impulsa el proyecto AI for Anomaly Detection in Multi-Sensor PNT, orientado a detectar comportamientos anómalos en sensores cuánticos empleados en sistemas...