Fotoeksitasi elektron dari fullerene membantu menciptakan sakelar berkecepatan tinggi

Emisi elektron yang diinduksi cahaya dari fullerene, molekul berbasis karbon, dapat digunakan untuk membuat saklar ultra cepat. Perangkat baru, yang dikembangkan oleh tim yang dikepalai di Universitas Tokyo, Jepang, memiliki kecepatan peralihan empat hingga lima lipat lebih cepat daripada transistor solid-state saat ini yang digunakan di komputer modern. Jalur elektron yang dihasilkan dari lokasi emisi dalam molekul dapat dikontrol pada skala sub-nanometer menggunakan pulsa sinar laser.

"Sebelum pekerjaan ini, kontrol optik dari situs emisi elektron dimungkinkan pada skala 10 nm, tetapi sulit untuk mengecilkan sumber elektron ini dengan selektivitas situs emisi," jelas Hirofumi Yanagisawa dari Universitas Tokyo Institut Fisika Solid State.

Para peneliti membuat pergantian molekul tunggal mereka dengan mendepositkan molekul fullerene di ujung jarum metalik yang tajam dan menerapkan medan listrik konstan yang kuat di puncak ujungnya. Mereka mengamati tonjolan molekul tunggal yang muncul di puncak dan menemukan bahwa medan listrik menjadi lebih kuat pada tonjolan ini. memungkinkan elektron untuk dipancarkan secara selektif dari molekul tunggal ini. Elektron yang dipancarkan berasal dari ujung logam dan hanya melewati molekul pada tonjolan.

 Fungsi switching seperti rel kereta api

“Situs emisi elektron dari sumber elektron molekul tunggal ditentukan oleh cara elektron didistribusikan dalam molekul, atau orbital molekul (MO),” jelas Yanagisawa. “Distribusi MO sebagian besar berubah dengan tingkat molekuler dan jika elektron yang disuplai dari ujung logam dieksitasi oleh cahaya, elektron tersebut melewati MO yang berbeda dibandingkan dengan yang tidak tereksitasi. Hasilnya adalah situs emisi dapat diubah menggunakan cahaya.”

Fungsi peralihan ini, katanya, secara konseptual sama dengan kereta api yang dialihkan di jalur kereta api – elektron yang dipancarkan dapat tetap pada jalur defaultnya atau dialihkan.

Fakta bahwa elektron yang terfotoeksitasi dapat melewati MO yang berbeda dibandingkan dengan yang tidak tereksitasi menyiratkan bahwa kita harus dapat mengubah lebih lanjut orbital ini dan dengan demikian mengintegrasikan beberapa sakelar ultracepat menjadi satu molekul tunggal, tambah Yanagisawa. Struktur seperti itu kemudian dapat digunakan untuk membuat komputer ultracepat.

Fisika kuantum menetapkan batas kecepatan untuk sakelar optoelektronik secepat mungkin

Aplikasi lain yang mungkin adalah untuk meningkatkan resolusi spasial dari mikroskop emisi fotoelektron. Sebelum penelitian ini, Yanagisawa menjelaskan, teknik ini adalah sub-10 nm, tetapi sekarang dapat mencapai 0.3 nm (yang cukup kecil untuk menyelesaikan MO molekul tunggal). “Dengan demikian, kami dapat menggunakan 'mikroskop emisi medan yang diinduksi laser' (LFEM) sebagaimana kami menyebutnya untuk mengikuti dinamika ultracepat dalam molekul tunggal,” katanya. Dunia Fisika. “Molekul semacam itu dapat mencakup biomolekul seperti yang terkait dengan fotosintesis, yang dianggap melibatkan proses elektron skala waktu femtosecond.”

Dalam pekerjaan masa depan mereka, para peneliti Tokyo berharap untuk lebih meningkatkan resolusi spasial teknik LFEM mereka sehingga mereka dapat menyelesaikan struktur atom dari satu molekul. Mereka melakukan pekerjaan ini sebagai bagian dari proyek PRESTO.

Para peneliti melaporkan pekerjaan mereka di Physical Review Letters.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/photoexcited-electrons-from-fullerene-help-create-high-speed-switch/