Perinteisiin elektronisiin siruihin verrattuna optoelektroniset sirut tarjoavat suuremman siirtonopeuden ja kaistanleveyden. Niistä optisia signaaleja voidaan lähettää valon nopeudella, mikä tarjoaa merkittäviä etuja nopeissa viestinnässä ja tiedonsiirrossa. Nanolaitteiden, joissa on yksittäisiä molekyylejä optoelektronisina toiminnallisina keskuksina, odotetaan vastaavan laitteiden miniatyrisoinnin kysyntään ja toimivan tulevaisuuden molekyylisen optoelektronisten laitteiden kulmakivenä. Äskettäin Pekingin yliopiston kemian ja molekyylitekniikan korkeakoulun tutkijat, joita johti professori Xuefeng Guo, yhdessä yhteistyökumppaneiden kanssa saavuttivat korkean kvanttisäteilyn fosforesenssi-/fluoresenssisäteilyä ankkuroimalla kovalenttisesti molekyylisiltoja, jotka on eristetty ja suojattu syklodekstriineillä grafeenielektrodien väliin. Tätä läpimurtoa on sovellettu menestyksekkäästi logiikkatoiminnassa ja reaaliaikaisessa viestinnässä. Aiheeseen liittyvä teos on julkaistu verkossa nimellä "Logic Operations and Real-Time Communication via Tunable Excited States in Single-Molecule Optoelectronic Chips" Chemistry-lehdessä.
Professori Guo Xuefeng selitti, että tähän mennessä on vielä parantamisen varaa laitteiden yksittäisten molekyylien suorituskyvyssä ja vakaudessa, mukaan lukien kenttätransistorien kytkentäsuhde, valodiodien kvanttiteho ja logiikkalaitteiden toimintataajuus. Näistä molekyylien ja ulkoisen ympäristön välinen kytkentä on kriittinen parametri. Vahva kytkentä voi johtaa molekyylien hybridisoitumiseen ulkomaailmaan, kun taas heikko kytkentä voi heikentää ulkoisten ärsykkeiden modulaatiovaikutusta, mikä vaatii molekyylitekniikan, rajapintatekniikan ja elektrodisuunnittelun edelleen kehittämistä.
"Siksi tiimimme on aiempien tutkimustemme perusteella kehittänyt toisen monitoimisen yksimolekyylisen optoelektronisen laitteen, joka koostuu platinakeskeisestä molekyylisillasta, joka on kapseloitusyklodekstriinit, grafeenielektrodit, joissa on nanomittakaavan rakoja, ja piisubstraatti. Molemmat syklodekstriinit molemmilla puolilla heikentävät molekyylin ja ympäristön välistä kytkentää, jolloin vältetään vastaavat ei-säteilylliset prosessit. Grafeenielektrodit voivat muodostaa vankan kovalenttisen rajapinnan molekyylin kanssa, mikä edelleen saavuttaa monimolekyyliintegraation", sanoi professori Guo Xuefeng.
Yang Chen, artikkelin ensimmäinen kirjoittaja ja Pekingin yliopiston tutkijatohtori, totesi, että fluoresenssin ja fosforesenssin lisäsäätö ja selektiivinen emissio voisivat mahdollistaa kattavan binääri- ja kolmiosaisen logiikan sekä reaaliaikaisen viestinnän. Monitoimiset ja tehokkaat yksimolekyyliset optoelektroniset laitteet yhdistävät molekyylielektroniikan käytännöllisiin puolijohdesovelluksiin, mikä osoittaa yksimolekyylisten optoelektronisten laitteiden häiritsevät edut. Ne tarjoavat teknistä tukea teknisten esteiden murtamiseen ja uusien päälaitteiden kehittämiseen, mikä on tärkeä askel yksimolekyylisten laitteiden siirtymisessä laboratoriosta teolliseen tuotantoon.
