A fullerénből származó fotogerjesztett elektronok elősegítik a nagy sebességű kapcsoló létrehozását

A fullerén, egy szénalapú molekula fényindukált elektronkibocsátásával ultragyors kapcsolót lehet létrehozni. A Tokiói Egyetem (Japán) csapata által kifejlesztett új eszköz kapcsolási sebessége négy-öt nagyságrenddel gyorsabb, mint a modern számítógépekben használt szilárdtest-tranzisztoroké. A molekula emissziós helyein keletkező elektronok útja szubnanometrikus skálán szabályozható lézerfény impulzusokkal.

„E munka előtt az elektronemissziós helyek ilyen optikai szabályozása 10 nm-es skálán lehetséges volt, de nehéz volt ezeket az elektronforrásokat emissziós helyszelektivitással miniatürizálni” – magyarázza. Hirofumi Yanagisawa a Tokiói Egyetemen Szilárdtestfizikai Intézet.

A kutatók az egymolekulás váltást úgy hajtották végre, hogy fullerénmolekulákat helyeztek el egy éles fémtű hegyén, és erős állandó elektromos mezőt alkalmaztak a hegy csúcsán. Megfigyelték, hogy egymolekulás kiemelkedések jelennek meg a csúcson, és azt találták, hogy ezeken a dudorokon az elektromos mezők még erősebbek lesznek. lehetővé téve az elektronok szelektív kibocsátását ezekből az egyes molekulákból. A kibocsátott elektronok a fémcsúcsból származnak, és csak a kiemelkedéseken lévő molekulákon haladnak át.

 A kapcsolási funkció olyan, mint egy vasúti pálya

"Egy egymolekulás elektronforrás elektronkibocsátási helyeit az határozza meg, hogy az elektronok hogyan oszlanak el a molekulában vagy a molekulapályákon (MO-k)" - magyarázza Yanagisawa. „Az MO-k eloszlása ​​nagymértékben változik a molekuláris szintek függvényében, és ha a fémcsúcsból származó elektronokat fény gerjeszti, akkor ezek az elektronok különböző MO-kon haladnak át, mint azokon, amelyeket nem gerjesztenek. Az eredmény az, hogy a kibocsátási helyek fény segítségével változtathatók.”

Ez a kapcsolási funkció elvileg ugyanaz, mint egy vasúti pályára irányított vonaté – a kibocsátott elektronok vagy maradhatnak alapértelmezett pályájukon, vagy átirányíthatók.

Az a tény, hogy a fotogerjesztett elektronok különböző MO-n haladhatnak át a gerjesztetlenekhez képest, azt jelenti, hogy képesnek kell lennünk ezen pályák további megváltoztatására, és így több ultragyors kapcsolót egyetlen molekulába integrálni – teszi hozzá Yanagisawa. Az ilyen struktúrák segítségével ultragyors számítógépet lehet létrehozni.

A kvantumfizika sebességkorlátozást szab a lehető leggyorsabb optoelektronikai kapcsoló számára

Egy másik lehetséges alkalmazás a fotoelektron-emissziós mikroszkópia térbeli felbontásának javítása. Yanagisawa elmagyarázza, hogy a vizsgálat előtt ez a technika 10 nm alatt volt, de most már 0.3 nm-t is elérhetett (ami elég kicsi az egymolekulájú MO-k feloldásához). „Így használhatjuk az általunk elnevezett „lézer-indukált mezőemissziós mikroszkópot” (LFEM) az ultragyors dinamika követésére egyedi molekulákban” – mondja. Fizika Világa. "Az ilyen molekulák közé tartozhatnak a fotoszintézishez kapcsolódó biomolekulák, amelyekről úgy gondolják, hogy femtoszekundumos idejű elektronfolyamatokat foglalnak magukban."

Jövőbeni munkájuk során a tokiói kutatók azt remélik, hogy tovább javíthatják LFEM technikájuk térbeli felbontását, hogy egyetlen molekula atomi szerkezetét is meg tudják oldani. Ennek részeként végzik ezt a munkát PRESTO projekt.

A kutatók munkájukról számolnak be Fizikai áttekintés betűk.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/photoexcited-electrons-from-fullerene-help-create-high-speed-switch/