फुलरीन से फोटो-उत्तेजित इलेक्ट्रॉन उच्च-गति स्विच बनाने में मदद करते हैं

कार्बन आधारित अणु फुलरीन से प्रकाश-प्रेरित इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन का उपयोग अल्ट्राफास्ट स्विच बनाने के लिए किया जा सकता है। टोक्यो विश्वविद्यालय, जापान की अध्यक्षता वाली एक टीम द्वारा विकसित नई डिवाइस में एक स्विचिंग गति है जो आधुनिक समय के कंप्यूटरों में उपयोग किए जाने वाले वर्तमान ठोस-राज्य ट्रांजिस्टर की तुलना में परिमाण के चार से पांच ऑर्डर तेज है। अणु में उत्सर्जन स्थलों से उत्पन्न इलेक्ट्रॉनों के पथ को लेजर प्रकाश के स्पंदों का उपयोग करके उप-नैनोमीटर पैमाने पर नियंत्रित किया जा सकता है।

"इस काम से पहले, इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन साइटों का ऐसा ऑप्टिकल नियंत्रण 10 एनएम के पैमाने पर संभव था, लेकिन इन इलेक्ट्रॉन स्रोतों को उत्सर्जन साइट चयनात्मकता के साथ छोटा करना मुश्किल था," बताते हैं हिरोफुमी यानागिसावा टोक्यो विश्वविद्यालय के ठोस राज्य भौतिकी संस्थान.

शोधकर्ताओं ने एक तेज धातु की सुई की नोक पर फुलरीन अणुओं को जमा करके और टिप के शीर्ष पर एक मजबूत स्थिर विद्युत क्षेत्र को लागू करके अपना एकल-अणु स्विच बनाया। उन्होंने शीर्ष पर दिखाई देने वाले एकल-अणु प्रोट्रूशियंस को देखा और पाया कि इन धक्कों पर विद्युत क्षेत्र और भी मजबूत हो जाते हैं, इन एकल अणुओं से इलेक्ट्रॉनों को चुनिंदा रूप से उत्सर्जित करने की अनुमति देना. उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन धातु की नोक से आते हैं और केवल प्रोट्रेशन्स पर अणुओं से गुजरते हैं।

 स्विचिंग फंक्शन रेल की पटरी की तरह है

यानागिसावा बताते हैं, "एकल-अणु इलेक्ट्रॉन स्रोत की इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन साइटें अणु, या आणविक कक्षाओं (एमओ) में इलेक्ट्रॉनों को वितरित करने के तरीके से निर्धारित होती हैं।" "एमओ का वितरण काफी हद तक आणविक स्तरों के साथ बदलता है और अगर धातु की नोक से आपूर्ति किए गए इलेक्ट्रॉन प्रकाश से उत्साहित होते हैं, तो वे इलेक्ट्रॉन अलग-अलग एमओ से गुजरते हैं, जो उत्साहित नहीं होते हैं। नतीजा यह है कि प्रकाश का उपयोग करके उत्सर्जन स्थलों को बदला जा सकता है।"

उनका कहना है कि यह स्विचिंग फ़ंक्शन वैचारिक रूप से वैसा ही है जैसा कि एक ट्रेन को रेल ट्रैक पर पुनर्निर्देशित किया जाता है - उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन या तो अपने डिफ़ॉल्ट पाठ्यक्रम पर बने रह सकते हैं या पुनर्निर्देशित किए जा सकते हैं।

यानागिसावा कहते हैं कि तथ्य यह है कि फोटोएक्साइटेड इलेक्ट्रॉन अलग-अलग एमओ से गुजर सकते हैं, जो कि अस्पष्ट लोगों की तुलना में है, जिसका अर्थ है कि हमें इन ऑर्बिटल्स को और बदलने में सक्षम होना चाहिए और इसलिए एक ही अणु में कई अल्ट्राफास्ट स्विच को एकीकृत करना चाहिए। ऐसी संरचनाओं का उपयोग अल्ट्राफास्ट कंप्यूटर बनाने के लिए किया जा सकता है।

क्वांटम भौतिकी सबसे तेज़ संभव ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक स्विच के लिए गति सीमा निर्धारित करती है

एक अन्य संभावित अनुप्रयोग फोटोइलेक्ट्रॉन उत्सर्जन माइक्रोस्कोपी के स्थानिक संकल्प में सुधार करना है। इस अध्ययन से पहले, यानागिसावा बताते हैं, यह तकनीक सब-10 एनएम थी, लेकिन अब यह 0.3 एनएम प्राप्त कर सकती है (जो एकल-अणु एमओ को हल करने के लिए काफी छोटा है)। "हम इस प्रकार अपने 'लेजर-प्रेरित क्षेत्र उत्सर्जन माइक्रोस्कोप' (LFEM) का उपयोग कर सकते हैं क्योंकि हमने इसे एकल अणुओं में अल्ट्राफास्ट गतिकी का पालन करने के लिए कहा है," वे बताते हैं भौतिकी की दुनिया. "इस तरह के अणुओं में जैव-अणु शामिल हो सकते हैं जैसे कि प्रकाश संश्लेषण से जुड़े, जिन्हें फेमटोसेकंड-टाइम-स्केल इलेक्ट्रॉन प्रक्रियाओं को शामिल करने के लिए सोचा जाता है।"

अपने भविष्य के काम में, टोक्यो के शोधकर्ता अपनी एलएफईएम तकनीक के स्थानिक संकल्प को और बेहतर बनाने की उम्मीद करते हैं ताकि वे एक अणु की परमाणु संरचना को हल कर सकें। के हिस्से के रूप में यह काम कर रहे हैं प्रेस्टो परियोजना.

शोधकर्ता अपने काम की रिपोर्ट करते हैं फिजिकल रिव्यू लेटर्स.

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/photoexcited-electrons-from-fullerene-help-create-high-speed-switch/