По сравнению с традиционными электронными чипами оптоэлектронные чипы обеспечивают более высокую скорость передачи и пропускную способность. Среди них оптические сигналы могут передаваться со скоростью света, что дает значительные преимущества в области высокоскоростной связи и передачи данных. Ожидается, что наноустройства с одиночными молекулами в качестве оптоэлектронных функциональных центров удовлетворят потребность в миниатюризации устройств и станут краеугольным камнем для будущих молекулярных оптоэлектронных устройств. Недавно исследователи из Колледжа химии и молекулярной инженерии Пекинского университета под руководством профессора Сюэфэн Го вместе с коллегами достигли высокого квантового выхода излучения фосфоресценции/флуоресценции за счет ковалентного закрепления молекулярных мостиков, изолированных и защищенных циклодекстринами между графеновыми электродами. Этот прорыв был успешно применен в логических операциях и коммуникации в реальном времени. Соответствующая работа была опубликована в Интернете под названием «Логические операции и связь в реальном времени через настраиваемые возбужденные состояния в одномолекулярных оптоэлектронных чипах» в журнале «Химия».
Профессор Го Сюэфэн пояснил, что на сегодняшний день еще есть возможности для улучшения производительности и стабильности отдельных молекул в устройствах, включая коэффициент переключения полевых транзисторов, квантовый выход светодиодов и рабочую частоту логических устройств. Среди них связь между молекулами и внешней средой является критическим параметром. Сильная связь может привести к гибридизации молекул с внешним миром, тогда как слабая связь может ослабить эффект модуляции внешних стимулов, что требует дальнейшего развития молекулярной инженерии, инженерии интерфейсов и технологии электродов.
«Поэтому, основываясь на нашей предыдущей серии исследований, наша команда разработала еще одно многофункциональное одномолекулярное оптоэлектронное устройство, состоящее из платиноцентрированного молекулярного мостика, инкапсулированногоциклодекстрины, графеновые электроды с наноразмерными зазорами и кремниевая подложка. Два циклодекстрина с обеих сторон ослабляют связь между молекулой и окружающей средой, тем самым избегая соответствующих безызлучательных процессов. Графеновые электроды могут образовывать прочный ковалентный интерфейс с молекулой, обеспечивая дальнейшую интеграцию нескольких молекул», — сказал профессор Го Сюэфэн.
Ян Чен, первый автор статьи и научный сотрудник Пекинского университета, заявил, что дальнейшая настройка и избирательное излучение флуоресценции и фосфоресценции могут обеспечить комплексные двоичные и троичные логические операции, а также связь в реальном времени. Многофункциональные и эффективные одномолекулярные оптоэлектронные устройства соединяют молекулярную электронику с практическими приложениями полупроводников, демонстрируя революционные преимущества одномолекулярных оптоэлектронных устройств. Они оказывают техническую поддержку для преодоления технологических барьеров и разработки новых принципиальных устройств, что представляет собой важный шаг для перехода одномолекулярных устройств из лаборатории в промышленное производство.
