الکترون های فوتو برانگیخته از فولرن به ایجاد سوئیچ با سرعت بالا کمک می کنند

انتشار الکترون ناشی از نور از فولرن، یک مولکول مبتنی بر کربن، می تواند برای ایجاد یک سوئیچ فوق سریع استفاده شود. دستگاه جدید که توسط تیمی به سرپرستی در دانشگاه توکیو، ژاپن ساخته شده است، دارای سرعت سوئیچینگ است که XNUMX تا XNUMX مرتبه سریعتر از ترانزیستورهای حالت جامد فعلی است که در رایانه های امروزی استفاده می شود. مسیر الکترون های تولید شده از محل های گسیل در مولکول را می توان در مقیاس زیر نانومتری با استفاده از پالس های نور لیزر کنترل کرد.

توضیح می‌دهد: «قبل از این کار، چنین کنترل نوری مکان‌های انتشار الکترون در مقیاس 10 نانومتر امکان‌پذیر بود، اما کوچک‌سازی این منابع الکترونی با گزینش‌پذیری محل انتشار دشوار بود». هیروفومی یاناگیساوا از دانشگاه توکیو موسسه فیزیک حالت جامد.

محققان سوئیچ تک مولکولی خود را با قرار دادن مولکول های فولرن در نوک یک سوزن فلزی تیز و اعمال یک میدان الکتریکی ثابت قوی در راس نوک آن ایجاد کردند. آنها برآمدگی های تک مولکولی را مشاهده کردند که روی راس ظاهر می شدند و دریافتند که میدان های الکتریکی روی این برجستگی ها حتی قوی تر می شوند. اجازه می دهد تا الکترون ها به طور انتخابی از این مولکول های منفرد ساطع شوند. الکترون های ساطع شده از نوک فلز می آیند و فقط از مولکول های روی برآمدگی ها عبور می کنند.

 عملکرد سوئیچینگ مانند یک خط راه آهن است

یاناگیساوا توضیح می دهد: «محل انتشار الکترون یک منبع الکترونی تک مولکولی با نحوه توزیع الکترون ها در مولکول یا اوربیتال های مولکولی (MOs) تعیین می شود. توزیع MO ها تا حد زیادی با سطوح مولکولی تغییر می کند و اگر الکترون های تامین شده از نوک فلز توسط نور برانگیخته شوند، آن الکترون ها در مقایسه با الکترون های غیر برانگیخته از MO های مختلف عبور می کنند. نتیجه این است که مکان های انتشار را می توان با استفاده از نور تغییر داد."

او می‌گوید این عملکرد سوئیچینگ از نظر مفهومی مشابه عملکرد قطاری است که در مسیر راه‌آهن هدایت می‌شود - الکترون‌های ساطع شده می‌توانند در مسیر پیش‌فرض خود باقی بمانند یا هدایت شوند.

یاناگیساوا می‌افزاید، این واقعیت که الکترون‌های برانگیخته با نور می‌توانند از MOهای مختلف در مقایسه با الکترون‌های تحریک‌نشده عبور کنند، نشان می‌دهد که ما باید بتوانیم این اوربیتال‌ها را بیشتر تغییر دهیم و بنابراین چندین سوئیچ فوق سریع را در یک مولکول واحد ادغام کنیم. پس از آن می توان از چنین ساختارهایی برای ایجاد یک کامپیوتر فوق سریع استفاده کرد.

فیزیک کوانتومی محدودیت سرعتی را برای سریعترین سوئیچ الکترونیکی ممکن تعیین می کند

یکی دیگر از کاربردهای ممکن، بهبود وضوح فضایی میکروسکوپ گسیل فوتوالکترون است. یاناگیساوا توضیح می‌دهد که قبل از این مطالعه، این تکنیک زیر 10 نانومتر بود، اما اکنون می‌توانست به 0.3 نانومتر برسد (که به اندازه کافی کوچک برای حل MOهای تک مولکولی است). او می‌گوید: «بنابراین می‌توانیم از «میکروسکوپ گسیل میدانی القاء شده با لیزر» (LFEM) که آن را نامیده‌ایم برای دنبال کردن دینامیک فوق سریع در مولکول‌های منفرد استفاده کنیم. دنیای فیزیک. چنین مولکول‌هایی می‌توانند شامل بیومولکول‌هایی مانند مولکول‌های مرتبط با فتوسنتز باشند که تصور می‌شود شامل فرآیندهای الکترونی در مقیاس زمان فمتوثانیه می‌شوند.

محققان توکیویی امیدوارند در کار آینده خود، قدرت تفکیک مکانی تکنیک LFEM خود را بهبود بخشند تا بتوانند ساختار اتمی یک مولکول را حل کنند. آنها این کار را به عنوان بخشی از پروژه PRESTO.

محققان گزارش کار خود را در Physical Review Letters به.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• پلاتوبلاک چین. Web3 Metaverse Intelligence. دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/photoexcited-electrons-from-fullerene-help-create-high-speed-switch/