تساعد الإلكترونات الضوئية من الفوليرين في إنشاء مفتاح عالي السرعة

يمكن استخدام انبعاثات الإلكترون المستحثة بالضوء من الفوليرين ، وهو جزيء قائم على الكربون ، لعمل مفتاح فائق السرعة. الجهاز الجديد ، الذي طوره فريق يرأسه في جامعة طوكيو باليابان ، لديه سرعة تبديل أسرع من أربعة إلى خمسة أوامر من حيث الحجم من ترانزستورات الحالة الصلبة الحالية المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر الحديثة. يمكن التحكم في مسار الإلكترونات الناتجة من مواقع الانبعاث في الجزيء على مقياس دون نانومتر باستخدام نبضات ضوء الليزر.

"قبل هذا العمل ، كان مثل هذا التحكم البصري في مواقع انبعاث الإلكترون ممكنًا على مقياس 10 نانومتر ، ولكن كان من الصعب تصغير مصادر الإلكترون هذه من خلال انتقائية موقع الانبعاث" ، كما يوضح هيروفومي ياناغيساوا من جامعة طوكيو معهد فيزياء الحالة الصلبة.

قام الباحثون بإجراء تبديل الجزيء المفرد عن طريق ترسيب جزيئات الفوليرين على طرف إبرة معدنية حادة وتطبيق مجال كهربائي ثابت قوي في قمة الطرف. لاحظوا ظهور نتوءات أحادية الجزيء على القمة ووجدوا أن المجالات الكهربائية تصبح أقوى على هذه النتوءات ، مما يسمح بانبعاث الإلكترونات بشكل انتقائي من هذه الجزيئات المفردة. تأتي الإلكترونات المنبعثة من الطرف المعدني ولا تمر إلا من خلال الجزيئات الموجودة على النتوءات.

 وظيفة التبديل مثل مسار سكة حديد

يوضح ياناغيساوا: "يتم تحديد مواقع انبعاث الإلكترون لمصدر إلكترون أحادي الجزيء من خلال طريقة توزيع الإلكترونات في الجزيء ، أو المدارات الجزيئية (MOs)". "توزيع MOs يتغير إلى حد كبير مع المستويات الجزيئية وإذا كانت الإلكترونات الموردة من طرف المعدن متحمسًا بالضوء ، فإن تلك الإلكترونات تمر عبر MOs مختلفة مقارنة بتلك غير المتحمسة. والنتيجة هي أنه يمكن تغيير مواقع الانبعاث باستخدام الضوء ".

ويقول إن وظيفة التبديل هذه هي من الناحية المفاهيمية نفس وظيفة قطار يتم إعادة توجيهه على مسار سكة حديد - يمكن للإلكترونات المنبعثة إما أن تظل في مسارها الافتراضي أو يمكن إعادة توجيهها.

يضيف ياناغيساوا أن حقيقة أن الإلكترونات المثارة ضوئيًا يمكن أن تمر عبر MOs مختلفة مقارنة بالأخرى غير المهتمة تشير إلى أننا يجب أن نكون قادرين على تغيير هذه المدارات بشكل أكبر وبالتالي دمج العديد من المفاتيح فائقة السرعة في جزيء واحد. يمكن بعد ذلك استخدام هذه الهياكل لإنشاء كمبيوتر فائق السرعة.

تضع فيزياء الكم حدًا للسرعة لأقصى تبديل إلكتروني ضوئي ممكن

تطبيق آخر ممكن هو تحسين الدقة المكانية للفحص المجهري للانبعاثات الكهروضوئية. قبل هذه الدراسة ، يشرح ياناغيساوا ، كانت هذه التقنية أقل من 10 نانومتر ، لكنها يمكن أن تحقق الآن 0.3 نانومتر (وهي صغيرة بما يكفي لحل MOs أحادية الجزيء). "يمكننا بالتالي استخدام مجهر انبعاث المجال الناجم عن الليزر (LFEM) كما أطلقنا عليه لاتباع ديناميكيات فائقة السرعة في جزيئات مفردة" ، كما يقول عالم الفيزياء. "يمكن أن تشتمل هذه الجزيئات على جزيئات حيوية مثل تلك المرتبطة بعملية التمثيل الضوئي ، والتي يُعتقد أنها تنطوي على عمليات إلكترونية على نطاق زمني فيمتوثانية."

يأمل باحثو طوكيو في عملهم المستقبلي تحسين الدقة المكانية لتقنية LFEM حتى يتمكنوا من حل التركيب الذري لجزيء واحد. إنهم يؤدون هذا العمل كجزء من مشروع PRESTO.

أبلغ الباحثون عن عملهم في استعراض للحروف البدنية.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• بلاتوبلوكشين. Web3 Metaverse Intelligence. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/photoexcited-electrons-from-fullerene-help-create-high-speed-switch/