NER: Deposition of Molecular Nanostructures with Controlled in-plane Orientation

NER:具有受控面内取向的分子纳米结构的沉积

基本信息

  • 批准号:
    0210058
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 10万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2002-08-01 至 2004-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This project was received in response to Nanoscale Science and Engineering initiative, NSF 01-157, category NER. Nanoscale materials are now fabricated by a variety of means, but the dominant methods rely on self-assembly or advanced lithography. These and other fabrication schemes, especially self-assembly, can create structures in which the molecular orientation perpendicular to the surface is controlled by the chemistry, conferring the functionality. This project will take control of orientation one step further - so that the molecules can also be locally oriented in the plane of the surface. Variations of the orientation on a 100 nm length scale permits nanoscale functionality based on the relative orientation of molecules to be obtained. This is a powerful concept for high performance molecular devices, since the properties of molecules are highly anisotropic. The 'nanopoling' scheme should be much more effective at orienting molecules than current poling methods due to the larger electric field that can be generated locally. The central task of this project is to demonstrate the attachment of oriented molecules to a surface. Major tasks will be the identification of the best method for each of a few classes of molecules (conjugated polymers, porphyrins, DNA), to model the orientation and attachment processes, and to study the dependence of these processes on field strength and electrode geometry. The latter will require the facile scanning probe microscope. Topography and orientation of the molecules is characterized with polarization-sensitive near-field optical microscopy (NSOM) utilizing the same probe as deposited the oriented molecules, and the electrical properties are obtained via lithographically-defined contacts. The novelty and importance of this project evolves from the breaking of the in-plane symmetry within the nanostructures. It will result in new types of nanostructures with novel properties and functionality. This will lead to new devices. In this project we will focus on the science of the growth process with a scanning probe microscope. Ultimate usage for fabrication of the novel devices engendered by this deposition technique will require much faster fabrication methods. The prospects for large-scale fabrication once the processes are understood are good, and we have defined a possible route to a mask-based technology resulting from these studies.
该项目是在响应纳米科学和工程倡议,NSF 01-157,类别NER。 纳米级材料现在可以通过各种方法制造,但主要方法依赖于自组装或先进的光刻技术。 这些和其他制造方案,特别是自组装,可以创建其中垂直于表面的分子取向由化学控制的结构,从而赋予功能性。 该项目将进一步控制取向-这样分子也可以在表面平面内局部取向。 100纳米长度尺度上的取向变化允许基于分子相对取向获得纳米级功能。 由于分子的性质是高度各向异性的,这对于高性能分子器件是一个强有力的概念。 由于可以在局部产生更大的电场,“纳米极化”方案在定向分子方面应该比当前的极化方法有效得多。 该项目的中心任务是证明定向分子与表面的附着。 主要任务将是识别几类分子(共轭聚合物,卟啉,DNA)中每一类的最佳方法,模拟取向和附着过程,并研究这些过程对场强和电极几何形状的依赖性。 后者将需要轻便的扫描探针显微镜。 分子的地形和取向通过偏振敏感近场光学显微镜(NSOM)进行表征,该显微镜使用与沉积取向分子相同的探针,并且通过光刻定义的接触获得电气特性。 该项目的新奇和重要性源于纳米结构内面内对称性的破坏。 它将导致具有新特性和功能的新型纳米结构。 这将导致新的设备。 在这个项目中,我们将专注于用扫描探针显微镜研究生长过程的科学。 这种沉积技术所产生的新型器件的最终用途将需要更快的制造方法。 一旦了解了这些工艺,大规模制造的前景是好的,我们已经确定了一条可能的路线,从这些研究中产生的基于掩模的技术。

项目成果

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