A hagyományos elektronikus chipekhez képest az optoelektronikai chipek nagyobb átviteli sebességet és sávszélességet kínálnak. Ezek közül az optikai jelek fénysebességgel továbbíthatók, ami jelentős előnyökkel jár a nagysebességű kommunikáció és adatátvitel terén. Az optoelektronikai funkcionális központként egyetlen molekulát tartalmazó nanoeszközök várhatóan kielégítik az eszközök miniatürizálása iránti igényt, és a jövő molekuláris optoelektronikai eszközeinek sarokköveként szolgálnak majd. A közelmúltban a Pekingi Egyetem Kémiai és Molekuláris Mérnöki Főiskolájának kutatói Xuefeng Guo professzor vezetésével és munkatársaival nagy kvantumhozamú foszforeszcencia/fluoreszcencia sugárzást értek el a grafénelektródák közötti ciklodextrinekkel szigetelt és védett molekuláris hidak kovalens rögzítésével. Ezt az áttörést sikeresen alkalmazták a logikai műveletekben és a valós idejű kommunikációban. A kapcsolódó munkát a „Chemistry” folyóiratban „Logic Operations and Real-Time Communication via Tunable Excited States in Single-Molecule Optoelectronic Chips” címmel tették közzé online.
Guo Xuefeng professzor kifejtette, hogy a mai napig van még mit javítani az eszközökben lévő egyes molekulák teljesítményén és stabilitásán, beleértve a térhatású tranzisztorok kapcsolási arányát, a fénykibocsátó diódák kvantumhozamát és a logikai eszközök működési frekvenciáját. Ezek között kritikus paraméter a molekulák és a külső környezet közötti kapcsolódás. Az erős csatolás a molekulák hibridizációjához vezethet a külvilággal, míg a gyenge csatolás gyengítheti a külső ingerek modulációs hatását, ami további fejlesztést tesz szükségessé a molekuláris tervezésben, az interfész tervezésben és az elektródák tervezésében.
"Ezért korábbi tanulmánysorozatunk alapján csapatunk egy másik multifunkcionális, egymolekulájú optoelektronikai eszközt fejlesztett ki, amely egy platinaközpontú molekulahídból áll, amelyetciklodextrinek, grafén elektródák nanoméretű hézagokkal és egy szilícium szubsztrát. A két ciklodextrin mindkét oldalon gyengíti a molekula és a környezet közötti kapcsolatot, elkerülve ezzel a megfelelő nem sugárzó folyamatokat. A grafén elektródák robusztus kovalens interfészt képezhetnek a molekulával, tovább érve a több molekula integrációját” – mondta Guo Xuefeng professzor.
Yang Chen, a cikk első szerzője és a Pekingi Egyetem posztdoktori ösztöndíjasa kijelentette, hogy a fluoreszcencia és foszforeszcencia további hangolása és szelektív kibocsátása átfogó bináris és hármas logikai műveleteket, valamint valós idejű kommunikációt tesz lehetővé. A többfunkciós és hatékony egymolekulájú optoelektronikai eszközök áthidalják a molekuláris elektronikát praktikus félvezető alkalmazásokkal, bemutatva az egymolekulájú optoelektronikai eszközök zavaró előnyeit. Technikai támogatást nyújtanak a technológiai korlátok áttöréséhez és új alapvető eszközök kifejlesztéséhez, ami fontos lépést jelent az egymolekulájú eszközök laboratóriumból az ipari termelésbe való átállásában.
