Các electron bị quang hóa từ fullerene giúp tạo ra công tắc tốc độ cao

Phát xạ điện tử do ánh sáng từ fullerene, một phân tử dựa trên carbon, có thể được sử dụng để tạo ra một công tắc cực nhanh. Thiết bị mới, được phát triển bởi một nhóm đứng đầu tại Đại học Tokyo, Nhật Bản, có tốc độ chuyển mạch nhanh hơn từ XNUMX đến XNUMX bậc độ lớn so với tốc độ của các bóng bán dẫn trạng thái rắn hiện tại được sử dụng trong các máy tính hiện đại. Đường đi của các electron được tạo ra từ các vị trí phát xạ trong phân tử có thể được kiểm soát ở cấp độ dưới nanomet bằng cách sử dụng các xung ánh sáng laze.

“Trước công trình này, khả năng kiểm soát quang học đối với các vị trí phát xạ điện tử như vậy ở quy mô 10 nm, nhưng rất khó để thu nhỏ các nguồn điện tử này với tính chọn lọc của vị trí phát xạ,” giải thích Hirofumi Yanagisawa của Đại học Tokyo Viện Vật lý Chất rắn.

Các nhà nghiên cứu đã thực hiện chuyển đổi đơn phân tử của họ bằng cách đặt các phân tử fullerene lên đầu kim loại sắc nhọn và đặt một điện trường mạnh không đổi ở đỉnh của đầu kim. Họ quan sát thấy các phần lồi đơn phân tử xuất hiện trên đỉnh và thấy rằng điện trường thậm chí còn mạnh hơn trên các phần lồi này. cho phép các electron được phát ra có chọn lọc từ các phân tử đơn lẻ này. Các electron phát ra từ đầu kim loại và chỉ đi qua các phân tử trên các phần nhô ra.

 Chức năng chuyển đổi giống như đường ray

Yanagisawa giải thích: “Vị trí phát xạ điện tử của nguồn điện tử đơn phân tử được xác định bằng cách phân bố các điện tử trong phân tử, hoặc quỹ đạo phân tử (MO). “Sự phân bố của các MO thay đổi phần lớn theo cấp độ phân tử và nếu các electron được cung cấp từ đầu kim loại bị kích thích bởi ánh sáng, thì các electron đó sẽ đi qua các MO khác nhau so với các MO không bị kích thích. Kết quả là các vị trí phát xạ có thể được thay đổi bằng cách sử dụng ánh sáng.”

Ông nói, chức năng chuyển đổi này về mặt khái niệm giống như chức năng của một đoàn tàu đang được chuyển hướng trên đường ray – các electron phát ra có thể duy trì hướng đi mặc định của chúng hoặc được chuyển hướng.

Yanagisawa cho biết thêm, thực tế là các electron bị kích thích quang hóa có thể đi qua các MO khác nhau so với các MO không bị kích thích ngụ ý rằng chúng ta có thể tiếp tục thay đổi các quỹ đạo này và do đó tích hợp nhiều công tắc cực nhanh vào một phân tử duy nhất. Những cấu trúc như vậy sau đó có thể được sử dụng để tạo ra một máy tính cực nhanh.

Vật lý lượng tử đặt giới hạn tốc độ cho công tắc quang điện tử nhanh nhất có thể

Một ứng dụng khả thi khác là cải thiện độ phân giải không gian của kính hiển vi phát xạ quang điện tử. Yanagisawa giải thích, trước nghiên cứu này, kỹ thuật này có kích thước dưới 10 nm, nhưng hiện tại nó có thể đạt tới 0.3 nm (đủ nhỏ để phân giải các MO đơn phân tử). Ông nói: “Do đó, chúng tôi có thể sử dụng 'kính hiển vi phát xạ trường cảm ứng bằng laze' (LFEM) như chúng tôi đã gọi nó để theo dõi động lực cực nhanh trong các phân tử đơn lẻ. Thế giới vật lý. “Những phân tử như vậy có thể bao gồm các phân tử sinh học chẳng hạn như những phân tử liên quan đến quá trình quang hợp, được cho là có liên quan đến các quá trình điện tử ở quy mô thời gian femto giây.”

Trong công việc tương lai của họ, các nhà nghiên cứu Tokyo hy vọng sẽ cải thiện hơn nữa độ phân giải không gian của kỹ thuật LFEM của họ để họ có thể giải quyết cấu trúc nguyên tử của một phân tử đơn lẻ. Họ đang thực hiện công việc này như là một phần của dự án PRESTO.

Các nhà nghiên cứu báo cáo công việc của họ trong Physical Review Letters.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến ​​thức. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/photoexcited-electrons-from-fullerene-help-create-high-speed-switch/