Fullerene'den ışıkla uyarılmış elektronlar, yüksek hızlı anahtar oluşturmaya yardımcı olur

Karbon bazlı bir molekül olan fullerenden gelen ışığa bağlı elektron emisyonları, ultra hızlı bir geçiş yapmak için kullanılabilir. Japonya'nın Tokyo Üniversitesi'ndeki bir ekip tarafından geliştirilen yeni cihaz, günümüz bilgisayarlarında kullanılan mevcut katı hal transistörlerinden dört ila beş kat daha hızlı bir anahtarlama hızına sahip. Moleküldeki emisyon bölgelerinden üretilen elektronların yolu, lazer ışığı darbeleri kullanılarak nanometre altı ölçekte kontrol edilebilir.

"Bu çalışmadan önce, elektron emisyon bölgelerinin bu tür optik kontrolü 10 nm ölçeğinde mümkündü, ancak bu elektron kaynaklarını emisyon bölgesi seçiciliği ile minyatürleştirmek zordu" diye açıklıyor. Hirofumi Yanagisava Tokyo Üniversitesi'nin Katı Hal Fiziği Enstitüsü.

Araştırmacılar, keskin bir metalik iğnenin ucuna fulleren molekülleri yerleştirerek ve ucun tepesinde güçlü bir sabit elektrik alanı uygulayarak tek molekül geçişlerini yaptılar. Tepede beliren tek moleküllü çıkıntıları gözlemlediler ve elektrik alanlarının bu tümseklerde daha da güçlendiğini gördüler. elektronların bu tek moleküllerden seçici olarak yayılmasına izin vermek. Yayılan elektronlar metal uçtan gelir ve sadece çıkıntılar üzerindeki moleküllerden geçer.

 Anahtarlama işlevi bir demiryolu rayına benzer

Yanagisawa, "Tek moleküllü bir elektron kaynağının elektron emisyon bölgeleri, elektronların molekülde dağılma şekli veya moleküler orbitaller (MO'lar) tarafından belirlenir" diye açıklıyor. "MO'ların dağılımı büyük ölçüde moleküler seviyelerle değişir ve metal uçtan sağlanan elektronlar ışık tarafından uyarılırsa, bu elektronlar uyarılmayanlara kıyasla farklı MO'lardan geçer. Sonuç, emisyon bölgelerinin ışık kullanılarak değiştirilebilmesidir.”

Bu anahtarlama işlevinin, kavramsal olarak bir demiryolu hattında yeniden yönlendirilen bir treninkiyle aynı olduğunu söylüyor - yayılan elektronlar ya varsayılan rotalarında kalabilir ya da yeniden yönlendirilebilir.

Yanagisawa, ışıkla uyarılmış elektronların uyarılmamış olanlara kıyasla farklı MO'lardan geçebilmesi gerçeğinin, bu orbitalleri daha fazla değiştirebilmemiz ve böylece birden fazla ultra hızlı anahtarı tek bir moleküle entegre edebilmemiz gerektiği anlamına geldiğini ekliyor. Bu tür yapılar daha sonra ultra hızlı bir bilgisayar oluşturmak için kullanılabilir.

Kuantum fiziği, mümkün olan en hızlı optoelektronik anahtar için bir hız sınırı belirler

Başka bir olası uygulama, fotoelektron emisyon mikroskobunun uzamsal çözünürlüğünü iyileştirmektir. Bu çalışmadan önce, diye açıklıyor Yanagisawa, bu teknik 10 nm'nin altındaydı, ancak şimdi 0.3 nm'ye ulaşabiliyordu (bu, tek moleküllü MO'ları çözmek için yeterince küçük). "Böylece, 'lazer kaynaklı alan emisyon mikroskobumuzu' (LFEM) tek moleküllerdeki ultra hızlı dinamikleri takip etmek için kullanabiliriz" diyor. Fizik dünyası. "Bu tür moleküller, femtosaniye zaman ölçekli elektron işlemlerini içerdiği düşünülen fotosentezle ilişkili olanlar gibi biyomolekülleri içerebilir."

Gelecekteki çalışmalarında Tokyo araştırmacıları, tek bir molekülün atomik yapısını çözebilmeleri için LFEM tekniklerinin uzamsal çözünürlüğünü daha da geliştirmeyi umuyorlar. bir parçası olarak bu işi yapıyorlar. PRESTO projesi.

Araştırmacılar çalışmalarını Physical Review Letters.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/photoexcited-electrons-from-fullerene-help-create-high-speed-switch/