Монослои с ферроценовыми концевыми группами, ковалентно связанными с водород-терминированными поверхностями кремния. На пути к разработке устройств хранения и передачи информации

Сочетание хорошо определённой структуры монокристаллического кремния и возможности легко и воспроизводимо получать водород-терминированные поверхности (Si-H) сделало этот материал весьма привлекательной подложкой для иммобилизации функциональных молекул. Функционализация Si-H посредством ковалентного присоединения органических монослоёв привлекла значительное внимание благодаря многочисленным потенциальным применениям контролируемых и устойчивых органических/кремниевых интерфейсов. Эти материалы исследовались в различных областях, включая молекулярную электронику, химию и биоаналитическую химию. К числу применений относятся получение поверхностных изоляторов, введение химической или биохимической функциональности на границах раздела для использования в фотоэлектрическом преобразовании, а также разработка новых химических и биологических сенсорных устройств. В отличие от золота, электронные свойства кремния поддаются настройке, и устройства на основе кремния можно непосредственно интегрировать в электронные схемы. Кроме того, технологические процессы микро- и наноструктурирования кремния многочисленны и достаточно зрелы для изготовления сильно миниатюризированных функциональных электронных компонентов. В этом обзоре описан эффективный подход, объединяющий окислительно-восстановительно-активные молекулы, такие как ферроцен, с кремнием для создания систем с электрическим управлением, предназначенных для хранения или передачи информации. Ферроцен обладает привлекательными электрохимическими характеристиками: высокой скоростью переноса электронов, низким потенциалом окисления и двумя стабильными окислительно-восстановительными состояниями (нейтральный ферроцен и окисленный ферроцений). Поэтому модифицированные ферроценом поверхности кремния могут использоваться как компоненты хранения заряда, в которых связанный ферроценовый центр служит элементом памяти. При приложении к кремнию положительного потенциала ферроцен окисляется до соответствующей формы ферроцения. Это окислительно-восстановительное превращение эквивалентно изменению бита информации из состояния «0» в состояние «1». Для стирания сохранённого заряда и возврата устройства в исходное состояние требуется низкий p...