Integrating reaction chemistry into molecular electronic devices

Chemistry - An Asian Journal

Volumn 5, Issue 5, 2010, Pages 1040-1057

  Shen, Qian ^a   Guo, Xuefeng ^a   Steigerwald, Michael L ^b   Nuckolls, Colin ^b  

^a PEKING UNIVERSITY   (China)

^b Columbia University ^*  (United States)

Author keywords

Bottom up assembly; Molecular devices; Nanoscience; Semiconductors; Top down fabrication

Indexed keywords

DEVICE FABRICATIONS; DIRECTED SELF-ASSEMBLY; ELECTRICAL CIRCUIT; LENGTH SCALE; MOLECULAR DEVICE; MOLECULAR DEVICES; MOLECULAR ELECTRONIC DEVICE; NANOGAPS; REACTION CHEMISTRY; SEMICONDUCTOR INDUSTRY; SEMICONDUCTORS; SILICON-BASED; TOP-DOWN FABRICATION; TOPDOWN;

ELECTRIC CONDUCTANCE; ELECTRODES; FABRICATION; LITHOGRAPHY; MOLECULAR ELECTRONICS; NANOSCIENCE; SEMICONDUCTING SILICON; SEMICONDUCTING SILICON COMPOUNDS; SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURE; THERMOELECTRIC EQUIPMENT;

ELECTRON DEVICES;

EID: 77951818877     PISSN: 18614728     EISSN: 1861471X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/asia.200900565     Document Type: Review

References (111)

1. J. Robertson, Mater. Today 2007, 10, 36.
2. S. E. Thompson, S. Parthasarathy, Mater. Today 2006, 9, 20.
3. Y. Selzer, D. L. Allara, Annu. Rev. Phys. Chem. 2006, 57, 593.
4. G. Cuniberti, G. Fagas, K. Richter, Lect. Notes Phys. 2005, 680, 1.
5. N. J. Tao, Nat. Nanotechnol. 2006, 1, 173.
6. C. Joachim, M. A. Ratner, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2005, 102, 8801.
7. A. K. Feldman, M. L. Steigerwald, X. Guo, C. Nuckolls, Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1731.
8. B. Ulgut, H. D. Abruna, Chem. Rev. 2008, 108, 2721.
9. A. Salomon, D. Cahen, S. Lindsay, J. Tomfohr, V. B. Engelkes, C. D. Frisbie, Adv. Mater. 2003, 15, 1881.
10. M. Mayor, H. B. Weber, J. Reichert, M. Elbing, C. von Haenisch, D. Beckmann, M. Fischer, Angew. Chem. 2003, 115, 6014
11. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 5834.
12. K. V. Mikkelsen, M. A. Ratner, Chem. Rev. 1987, 87, 113.
13. R. McCreery, J. Dieringer, A. O. Solak, B. Snyder, A. M. Nowak, W. R. McGovern, S. DuVall, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 10748.
14. X. D. Cui, A. Primak, X. Zarate, J. Tomfohr, O. F. Sankey, A. L. Moore, T. A. Moore, D. Gust, L. A. Nagahara, S. M. Lindsay, J. Phys. Chem. B 2002, 106, 8609.
15. C. L. McGuiness, A. Shaporenko, C. K. Mars, S. Uppili, M. Zharnikov, D. L. Allara, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 5231.
16. M. P. Stewart, F. Maya, D. V. Kosynkin, S. M. Dirk, J. J. Stapleton, C. L. McGuiness, D. L. Allara, J. M. Tour, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 370.
17. H. Basch, R. Cohen, M. A. Ratner, Nano Lett. 2005, 5, 1668.
18. J. Park, A. N. Pasupathy, J. I. Goldsmith, C. Chang, Y. Yaish, J. R. Petta, M. Rinkoski, J. P. Sethna, H. D. Abruna, P. L. McEuen, D. C. Ralph, Nature 2002, 417, 722.
19. N. B. Zhitenev, A. Erbe, Z. Bao, Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 186805/ 1.
20. N. B. Zhitenev, H. Meng, Z. Bao, Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 226801/ 1.
21. J. Chen, M. A. Reed, A. M. Rawlett, J. M. Tour, Science 1999, 286, 1550.
22. M. A. Reed, C. Zhou, C. J. Muller, T. P. Burgin, J. M. Tour, Science 1997, 278, 252.
23. X. D. Cui, A. Primak, X. Zarate, J. Tomfohr, O. F. Sankey, A. L. Moore, T. A. Moore, D. Gust, G. Harris, S. M. Lindsay, Science 2001, 294, 571.
24. A. Nitzan, M. A. Ratner, Science 2003, 300, 1384.
25. G. K. Ramachandran, T. J. Hopson, A. M. Rawlett, L. A. Nagahara, A. Primak, S. M. Lindsay, Science 2003, 300, 1413.
26. M. Mayor, H. B. Weber, Angew. Chem. 2004, 116, 2942
27. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 2882.
28. J. M. Tour, L. Jones, II, D. L. Pearson, J. J. S. Lamba, T. P. Burgin, G. M. Whitesides, D. L. Allara, A. N. Parikh, S. Atre, J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 9529.
29. C. D. Bain, E. B. Troughton, Y. T. Tao, J. Evall, G. M. Whitesides, R. G. Nuzzo, J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 321.
30. E. J. Corey, K. A. Cimprich, Tetrahedron Lett. 1992, 33, 4099.
31. T. Takata, Y. H. Kim, S. Oae, Tetrahedron Lett. 1979, 20, 821.
32. L. Venkataraman, J. E. Klare, I. W. Tam, C. Nuckolls, M. S. Hybertsen, M. L. Steigerwald, Nano Lett. 2006, 6, 458.
33. L. Venkataraman, J. E. Klare, C. Nuckolls, M. S. Hybertsen, M. L. Steigerwald, Nature 2006, 442, 904.
34. L. Venkataraman, Y. S. Park, A. C. Whalley, C. Nuckolls, M. S. Hybertsen, M. L. Steigerwald, Nano Lett. 2007, 7, 502.
35. B. Xu, N. Tao, Science 2003, 301, 1221.
36. S. M. Lindsay, M. A. Ratner, Adv. Mater. 2007, 19, 23.
37. J. Reichert, R. Ochs, D. Beckmann, H. B. Weber, M. Mayor, H. von Lohneysen, Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 176 804/1.
38. D. Dulic, S. J. van der Molen, T. Kudernac, H. T. Jonkman, J. J. D. de Jong, T. N. Bowden, J. van Esch, B. L. Feringa, B. J. van Wees, Phys. Rev. Lett. 2003, 91, 207 402/1.
39. A. R. Champagne, A. N. Pasupathy, D. C. Ralph, Nano Lett. 2005, 5, 305.
40. J. J. Parks, A. R. Champagne, G. R. Hutchison, S. Flores-Torres, H. D. Abruna, D. C. Ralph, Phys. Rev. Lett. 2007, 99, 026601.
41. J. G. Kushmerick, D. B. Holt, S. K. Pollack, M. A. Ratner, J. C. Yang, T. L. Schull, J. Naciri, M. H. Moore, R. Shashidhar, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 10654.
42. D. R. Strachan, D. E. Johnston, B. S. Guiton, S. S. Datta, P. K. Davies, D. A. Bonnell, A. T. C. Johnson, Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 058805/1.
43. H. Park, A. K. L. Lim, A. P. Alivisatos, J. Park, P. L. McEuen, Appl. Phys. Lett. 1999, 75, 301.
44. H. Park, J. Park, A. K. L. Lim, E. H. Anderson, A. P. Alivisatos, P. L. McEuen, Nature 2000, 407, 58.
45. W. Liang, M. P. Shores, M. Bockrath, J. R. Long, H. Park, Nature 2002, 417, 725.
46. T. W. Kelley, E. L. Granstrom, C. D. Frisbie, Adv. Mater. 1999, 11, 261.
47. L. A. Bumm, J. J. Arnold, M. T. Cygan, T. D. Dunbar, T. P. Burgin, II, D. L. Allara, J. M. Tour, P. S. Weiss, Science 1996, 271, 1705.
48. J. R. Quinn, F. W. Foss Jr., L. Venkataraman, R. Breslow, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 12376.
49. Y. S. Park, A. C. Whalley, M. Kamenetska, M. L. Steigerwald, M. S. Hybertsen, C. Nuckolls, L. Venkataraman, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15768.
50. J. M. Mativetsky, G. Pace, M. Elbing, M. A. Rampi, M. Mayor, P. Samori, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 9192.
51. M. Del Valle, R. Gutierrez, C. Tejedor, G. Cuniberti, Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 176.
52. G. Leatherman, E. N. Durantini, D. Gust, T. A. Moore, A. L. Moore, S. Stone, Z. Zhou, P. Rez, Y. Z. Liu, S. M. Lindsay, J. Phys. Chem. B 1999, 103, 4006.
53. H. B. Akkerman, P. W. M. Blom, D. M. D. Leeuw, B. de Boer, Nature 2006, 441, 69.
54. H. B. Akkerman, R. C. G. Naber, B. Jongbloed, P. A. V. Halt, P. W. M. Blom, D. M. D. Leeuw, B. de Boer, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2007, 104, 11161.
55. P. A. V. Hal, E. C. P. Smits, T. C. T. Geuns, H. B. Akkerman, B. C. D. Brito, S. Perissinotto, G. Lanzani, A. J. Kronemeijer, V. Geskin, J. Cornil, P.W. M. Blom, B. de Boer, D. M. D. Leeuw, Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 749.
56. R. E. Holmlin, R. Haag, M. L. Chabinyc, R. F. Ismagilov, A. E. Cohen, A. Terfort, M. A. Rampi, G. M. Whitesides, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5075.
57. R. E. Holmlin, R. F. Ismagilov, R. Haag, V. Mujica, M. A. Ratner, M. A. Rampi, G. M. Whitesides, Angew. Chem. 2001, 113, 2378
58. Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 2316.
59. S. Sek, R. Bilewicz, K. Slowinski, Chem. Commun. 2004, 404.
60. E. A. Weiss, R. C. Chiechi, G. K. Kaufman, J. K. Kriebel, Z. Li, M. Duati, M. A. Rampi, G. M. Whitesides, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 4336.
61. J. Tang, Y. Wang, J. E. Klare, G. S. Tulevski, S. J. Wind, C. Nuckolls, Angew. Chem. 2007, 119, 3966;
62. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 3892.
63. M. Taniguchi, Y. Nojima, K. Yokota, J. Terao, K. Sato, N. Kambe, T. Kawai, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 15062.
64. K. Matsuda, H. Yamaguchi, T. Sakano, M. Ikeda, N. Tanifuji, M. Irie, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 17005.
65. S. J. van der Molen, J. Liao, T. Kudernac, J. S. Agustsson, L. Bernard, M. Calame, B. J. van Wees, B. L. Feringa, C. Schonenberger, Nano Lett. 2009, 9, 76.
66. J. K. N. Mbindyo, T. E. Mallouk, J. B. Mattzela, I. Kratochvilova, B. Razavi, T. N. Jackson, T. S. Mayer, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 4020.
67. L. Qin, S. Park, L. Huang, C. A. Mirkin, Science 2005, 309, 113.
68. X. Chen, Y.-M. Jeon, J.-W. Jang, L. Qin, F. Huo, W. Wei, C. A. Mirkin, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 8166.
69. X. Chen, A. B. Braunschweig, M. J. Wiester, S. Yeganech, M. A. Ratner, C. A. Mirkin, Angew. Chem. 2009, 121, 5280;
70. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 5178.
71. A. C. Whalley, M. L. Steigerwald, X. Guo, C. Nuckolls, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 12590.
72. X. Guo, A. Whalley, J. E. Klare, L. Huang, S. O-Brien, M. L. Steigerwald, C. Nuckolls, Nano Lett. 2007, 7, 1119.
73. X. Guo, J. P. Small, J. E. Klare, Y. Wang, M. S. Purewal, I.W. Tam, B. H. Hong, R. Caldwell, L. Huang, S. O'Brien, J. Yan, R. Breslow, S. J. Wind, J. Hone, P. Kim, C. Nuckolls, Science 2006, 311, 356.
74. X. Guo, M. Myers, S. Xiao, M. Lefenfeld, R. Steiner, G. S. Tulevski, J. Tang, J. Baumert, F. Leibfarth, J. T. Yardley, M. L. Steigerwald, P. Kim, C. Nuckolls, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2006, 103, 11452.
75. X. Guo, L. Huang, S. O'Brien, P. Kim, C. Nuckolls, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 15045.
76. X. Guo, A. A. Gorodetsky, J. Hone, J. K. Barton, C. Nuckolls, Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 163.
77. N. Tao, J. Mater. Chem. 2005, 15, 3260.
78. L. Venkataraman, Y. S. Park, A. C. Whalley, C. Nuckolls, M. S. Hybertsen, M. L. Steigerwald, Nano Lett. 2007, 7, 502.
79. J. Tang, E. P. De Poortere, J. E. Klare, C. Nuckolls, S. J. Wind, Microelectron. Eng. 2006, 83, 1706.
80. B.-Y. Choi, S.-J. Kahng, S. Kim, H. Kim, H. W. Kim, Y. J. Song, J. Ihm, Y. Kuk, Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 156 106/1.
81. M. Siaj, P. H. McBreen, Science 2005, 309, 588.
82. G. S. Tulevski, M. B. Myers, M. S. Hybertsen, M. L. Steigerwald, C. Nuckolls, Science 2005, 309, 591.
83. F. Ren, A. K. Feldman, M. Carnes, M. L. Steigerwald, C. Nuckolls, Macromolecules 2007, 40, 8151.
84. X. Guo, C. Nuckolls, J. Mater. Chem. 2009, 19, 5470.
85. Y. Cao, M. L. Steigerwald, C. Nuckolls, X. Guo, Adv. Mater. 2009, DIO: 10.1002/adma.200900504.
86. X. Guo, S. Xiao, M. Myers, Q. Miao, M. L. Steigerwald, C. Nuckolls, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2009, 106, 691.
87. S. Iijima, Nature 1991, 354, 56.
88. P. Avouris, Acc. Chem. Res. 2002, 35, 1026.
89. H. Dai, Acc. Chem. Res. 2002, 35, 1035.
90. S. J. Tans, A. R. M. Verschueren, C. Dekker, Nature 1998, 393, 49.
91. P. Qi, A. Javey, M. Rolandi, Q. Wang, E. Yenilmez, H. Dai, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 11774.
92. K. Tsukagoshi, I. Yagi, Y. Aoyagi, Appl. Phys. Lett. 2004, 85, 1021.
93. A. Williams, I. T. Ibrahim, Chem. Rev. 1981, 81, 589.
94. W. Ren, J. R. Reimers, N. S. Hush, Y. Zhu, J. Wang, H. Guo, J. Phys. Chem. C 2007, 111, 3700.
95. Z. Qian, S. Hou, J. Ning, R. Li, Z. Shen, X. Zhao, Z. Xue, J. Chem. Phys. 2007, 126, 084705/1.
96. J. He, F. Chen, P. A. Liddell, J. Andreasson, S. D. Straight, D. Gust, T. A. Moore, A. L. Moore, J. Li, O. F. Sankey, S. M. Lindsay, Nanotechnology 2005, 16, 695.
97. Y. Cui, Q. Wei, H. Park, C. M. Lieber, Science 2001, 293, 1289.
98. F. Patolsky, B. P. Timko, G. Yu, Y. Fang, A. B. Greytak, G. Zheng, C. M. Lieber, Science 2006, 313, 1100.
99. G. Zheng, F. Patolsky, Y. Cui, W. U. Wang, C. M. Lieber, Nat. Biotechnol. 2005, 23, 1294.
100. F. Patolsky, G. Zheng, O. Hayden, M. Lakadamyali, X. Zhuang, C. M. Lieber, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2004, 101, 14017.
101. H. W. Fink, C. Schonenberger, Nature 1999, 398, 407.
102. J. Hihath, B. Xu, P. Zhang, N. Tao, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2005, 102, 16979.
103. D. Porath, A. Bezryadin, S. de Vries, C. Dekker, Nature 2000, 403, 635.
104. S. O. Kelley, J. K. Barton, Science 1999, 283, 375.
105. J. E. Green, J.W. Choi, A. Boukai, Y. Bunimovich, E. Johnston- Halperin, E. DeIonno, Y. Luo, B. A. Sheriff, K. Xu, Y. S. Shin, H.- R. Tseng, J. F. Stoddart, J. R. Heath, Nature 2007, 445, 414.
106. A. M. Fennimore, T. D. Yuzvinsky, W.-Q. Han, M. S. Fuhrer, J. Cumings, A. Zettl, Nature 2003, 424, 408.
107. S. Liu, Q. Shen, Y. Cao, L. Gan, Z. Wang, M. L. Stergerwald, X. Guo, Coord. Chem. Rev. 2009, DOI: 10.1016/j.ccr.2009.11.007.
108. T. Rueckes, K. Kim, E. Joselevich, G. Y. Tseng, C.-L. Cheung, C. M. Lieber, Science 2000, 289, 94.
109. E. Braun, Y. Eichen, U. Sivan, G. Ben-Yoseph, Nature 1998, 391, 775.
110. Z. Chen, J. Appenzeller, Y.-M. Lin, J. Sippel-Oakley, A. G. Rinzler, J. Tang, S. J. Wind, P. M. Solomon, P. Avouris, Science 2006, 311, 1735.
111. Y. Huang, X. Duan, Y. Cui, L. J. Lauhon, K.-H. Kim, C. M. Lieber, Science 2001, 294, 1313.