来自富勒烯的光激发电子有助于创建高速开关

来自碳基分子富勒烯的光诱导电子发射可用于制造超快开关。 这种由日本东京大学领导的团队开发的新设备的开关速度比现代计算机中使用的固态晶体管快四到五个数量级。 可以使用激光脉冲在亚纳米尺度上控制从分子中的发射位点产生的电子路径。

“在这项工作之前，这种对电子发射点的光学控制在 10 nm 的范围内是可能的，但很难通过发射点选择性将这些电子源小型化，”解释说 柳泽博文 东京大学的 固态物理研究所.

研究人员通过将富勒烯分子沉积在尖锐的金属针尖并在针尖的顶点施加强恒定电场来制造他们的单分子开关。 他们观察了顶点上出现的单分子突起，发现这些突起上的电场变得更强， 允许电子从这些单个分子中选择性地发射. 发射的电子来自金属尖端，仅通过突起上的分子。

 开关功能就像铁轨

“单分子电子源的电子发射点由电子在分子中的分布方式或分子轨道 (MO) 决定，”Yanagisawa 解释说。 “MO 的分布在很大程度上随分子水平而变化，如果金属尖端提供的电子被光激发，那么与未激发的电子相比，这些电子会通过不同的 MO。 结果是可以使用光改变发射点。”

他说，这种切换功能在概念上与火车在铁轨上改道的功能相同——发射的电子可以保持在默认路线上，也可以改道。

与未激发的电子相比，光激发的电子可以通过不同的 MO，这意味着我们应该能够进一步改变这些轨道，从而将多个超快开关集成到一个分子中，Yanagisawa 补充道。 这样的结构可以用来制造超快计算机。

量子物理学为最快的光电开关设定了速度限制

另一个可能的应用是提高光电子发射显微镜的空间分辨率。 Yanagisawa 解释说，在这项研究之前，这项技术小于 10 nm，但现在可以达到 0.3 nm（小到足以分辨单分子 MO）。 “因此，我们可以使用我们所说的‘激光诱导场发射显微镜’(LFEM) 来跟踪单分子中的超快动力学，”他说 物理世界. “此类分子可能包括生物分子，例如与光合作用相关的生物分子，这些分子被认为涉及飞秒时间尺度的电子过程。”

在他们未来的工作中，东京的研究人员希望进一步提高 LFEM 技术的空间分辨率，以便他们能够解析单个分子的原子结构。 他们正在执行这项工作作为 PRESTO项目.

研究人员报告了他们的工作 “物理评论快报”.

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