Fullereenista peräisin olevat fotoviritetyt elektronit auttavat luomaan nopean kytkimen

Valon aiheuttamia elektronipäästöjä fullereenista, hiilipohjaisesta molekyylistä, voidaan käyttää ultranopeaan vaihtoon. Tokion yliopiston Japanissa johtaman tiimin kehittämän uuden laitteen kytkentänopeus on neljästä viiteen suuruusluokkaa nopeampi kuin nykyisten tietokoneissa käytettävien puolijohdetransistoreiden. Molekyylin emissiokohdista muodostuvien elektronien polkua voidaan ohjata subnanometrin asteikolla laservalopulsseilla.

"Ennen tätä työtä tällainen elektronien emissiokohtien optinen ohjaus oli mahdollista 10 nm:n asteikolla, mutta näitä elektronilähteitä oli vaikea pienentää emissiopaikan selektiivisyydellä", selittää. Hirofumi Yanagisawa Tokion yliopistosta Kiinteän fysiikan instituutti.

Tutkijat tekivät yhden molekyylin vaihtonsa asettamalla fullereenimolekyylejä terävän metallineulan kärkeen ja kohdistamalla voimakkaan jatkuvan sähkökentän kärjen kärkeen. He havaitsivat yhden molekyylin ulkonemia ilmestyvän kärkeen ja havaitsivat, että sähkökentät vahvistuvat entisestään näissä kohoumissa, mahdollistaen elektronien emittoimisen valikoivasti näistä yksittäisistä molekyyleistä. Emittoidut elektronit tulevat metallikärjestä ja kulkevat vain ulkonemissa olevien molekyylien läpi.

 Vaihtotoiminto on kuin rautatie

"Yksimolekyylisen elektronilähteen elektronien emissiopaikat määräytyvät sen mukaan, miten elektronit jakautuvat molekyylissä tai molekyylikiertoradalla", Yanagisawa selittää. "MO:iden jakautuminen muuttuu suurelta osin molekyylitasojen mukaan ja jos metallikärjestä tulevat elektronit virittyvät valolla, ne kulkevat erilaisten MO:iden läpi verrattuna niihin, jotka eivät ole virittyneitä. Tuloksena on, että päästökohteita voidaan muuttaa valon avulla.

Tämä vaihtotoiminto on hänen mukaansa käsitteellisesti sama kuin junassa, jota ohjataan uudelleen rautatielle – emittoidut elektronit voivat joko pysyä oletuskurssillaan tai ohjata uudelleen.

Se tosiasia, että fotoviritetyt elektronit voivat kulkea erilaisten MO:iden läpi virittymättömiin verrattuna, tarkoittaa, että meidän pitäisi pystyä muuttamaan näitä kiertoradat edelleen ja siten integroimaan useita ultranopeita kytkimiä yhdeksi molekyyliksi, Yanagisawa lisää. Tällaisia ​​rakenteita voitaisiin sitten käyttää ultranopean tietokoneen luomiseen.

Kvanttifysiikka asettaa nopeusrajoituksen nopeimmalle mahdolliselle optoelektroniselle kytkimelle

Toinen mahdollinen sovellus on parantaa fotoelektroniemissiomikroskoopin spatiaalista resoluutiota. Ennen tätä tutkimusta, Yanagisawa selittää, tämä tekniikka oli alle 10 nm, mutta nyt se voi saavuttaa 0.3 nm (joka on tarpeeksi pieni yksimolekyylisten MO:iden erottamiseen). "Voimme siis käyttää "laser-indusoitua kenttäemissiomikroskooppia" (LFEM), kuten olemme sitä kutsuneet, seuraamaan yksittäisten molekyylien ultranopeaa dynamiikkaa", hän kertoo. Fysiikan maailma. "Tällaisiin molekyyleihin voisi kuulua biomolekyylejä, kuten fotosynteesiin liittyviä, joiden uskotaan liittyvän femtosekunnin aika-asteikon elektroniprosesseihin."

Tulevassa työssään Tokion tutkijat toivovat parantavansa LFEM-tekniikkansa spatiaalista resoluutiota, jotta he voivat selvittää yhden molekyylin atomirakenteen. He tekevät tätä työtä osana PRESTO-projekti.

Tutkijat raportoivat työstään vuonna Fyysisen tarkastelun kirjaimet.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/photoexcited-electrons-from-fullerene-help-create-high-speed-switch/