풀러렌에서 광여기된 전자는 고속 스위치 생성을 돕습니다.

탄소 기반 분자인 풀러렌의 광유도 전자 방출을 사용하여 초고속 스위치를 만들 수 있습니다. 일본 도쿄 대학의 팀이 개발한 이 새로운 장치는 현대 컴퓨터에 사용되는 현재 솔리드 스테이트 트랜지스터보다 XNUMX~XNUMX배 더 빠른 스위칭 속도를 가지고 있습니다. 분자의 방출 부위에서 생성된 전자의 경로는 레이저 광의 펄스를 사용하여 서브나노미터 규모로 제어할 수 있습니다.

“이번 연구 이전에는 이러한 전자 방출 사이트의 광학적 제어가 10nm 규모에서 가능했지만 이러한 전자 소스를 방출 사이트 선택성으로 소형화하는 것은 어려웠습니다.”라고 설명합니다. 야나기사와 히로후미 도쿄대학의 고체물리학연구소.

연구원들은 날카로운 금속 바늘 끝에 풀러렌 분자를 증착하고 끝 부분에 강한 일정한 전기장을 적용하여 단일 분자 스위치를 만들었습니다. 그들은 정점에 나타나는 단일 분자 돌출부를 관찰하고 이러한 범프에서 전기장이 더욱 강해지는 것을 발견했습니다. 이러한 단일 분자에서 선택적으로 전자를 방출할 수 있습니다.. 방출된 전자는 금속 팁에서 나오며 돌출부의 분자만 통과합니다.

 스위칭 기능은 철로와 같습니다.

"단일 분자 전자 소스의 전자 방출 사이트는 전자가 분자 또는 분자 궤도(MO)에 분포되는 방식에 의해 결정됩니다."라고 Yanagisawa는 설명합니다. “MO의 분포는 분자 수준에 따라 크게 달라지며 금속 팁에서 공급된 전자가 빛에 의해 여기되면 이러한 전자는 여기되지 않은 것과 비교하여 다른 MO를 통과합니다. 그 결과 빛을 사용하여 방출 위치를 변경할 수 있습니다.”

이 스위칭 기능은 개념적으로 철도 선로에서 방향을 바꾸는 것과 동일합니다. 방출된 전자는 기본 경로에 남아 있거나 방향을 바꿀 수 있습니다.

광여기된 전자가 여기되지 않은 전자와 비교하여 다른 MO를 통과할 수 있다는 사실은 우리가 이러한 오비탈을 더 변경할 수 있어야 하고 따라서 여러 개의 초고속 스위치를 단일 분자로 통합할 수 있어야 함을 의미한다고 Yanagisawa는 덧붙였습니다. 그런 다음 이러한 구조를 사용하여 초고속 컴퓨터를 만들 수 있습니다.

양자 물리학은 가능한 가장 빠른 광전자 스위치에 대한 속도 제한을 설정합니다.

또 다른 가능한 응용 분야는 광전자 방출 현미경의 공간 분해능을 개선하는 것입니다. 이 연구 이전에 Yanagisawa는 이 기술이 10nm 미만이었지만 이제 0.3nm(단일 분자 MO를 분해할 수 있을 만큼 작음)를 달성할 수 있다고 설명했습니다. "따라서 우리는 단일 분자에서 초고속 역학을 따르기 위해 호출한 '레이저 유도 전계 방출 현미경'(LFEM)을 사용할 수 있습니다."라고 그는 말합니다. 물리 세계. "이러한 분자는 펨토초 시간 규모의 전자 프로세스를 포함하는 것으로 생각되는 광합성과 관련된 것과 같은 생체 분자를 포함할 수 있습니다."

향후 연구에서 도쿄 연구원들은 LFEM 기술의 공간 분해능을 더욱 향상시켜 단일 분자의 원자 구조를 분해할 수 있기를 희망합니다. 그들은 이 작업의 일환으로 수행하고 있습니다. 프레스토 프로젝트.

연구원들은 그들의 작업을 피지컬 리뷰 레터스 (Physical Review Letters).

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