În comparație cu cipurile electronice tradiționale, cipurile optoelectronice oferă viteze de transmisie și lățime de bandă mai mari. Printre acestea, semnalele optice pot fi transmise cu viteza luminii, oferind avantaje semnificative în domeniul comunicațiilor de mare viteză și al transmisiei de date. Se așteaptă ca nanodispozitivele cu molecule unice ca centre funcționale optoelectronice să răspundă cererii de miniaturizare a dispozitivelor și să servească drept piatră de temelie pentru viitoarele dispozitive optoelectronice moleculare. Recent, cercetătorii de la Colegiul de Chimie și Inginerie Moleculară de la Universitatea din Peking, conduși de profesorul Xuefeng Guo, împreună cu colaboratorii, au obținut radiații cu randament cuantic ridicat de fosforescență/fluorescență prin ancorarea covalentă a punților moleculare izolate și protejate de ciclodextrine între electrozii de grafen. Această descoperire a fost aplicată cu succes în operațiuni logice și comunicare în timp real. Lucrarea aferentă a fost publicată online sub titlul „Operații logice și comunicare în timp real prin stări excitate reglabile în cipuri optoelectronice cu molecule simple” în revista „Chimie”.
Profesorul Guo Xuefeng a explicat că până în prezent, există încă loc de îmbunătățire a performanței și stabilității moleculelor individuale din dispozitive, inclusiv raportul de comutare al tranzistorilor cu efect de câmp, randamentul cuantic al diodelor emițătoare de lumină și frecvența de funcționare a dispozitivelor logice. Dintre acestea, cuplarea dintre molecule și mediul extern este un parametru critic. Cuplarea puternică poate duce la hibridizarea moleculelor cu lumea exterioară, în timp ce cuplarea slabă poate slăbi efectul de modulare al stimulilor externi, solicitând o dezvoltare ulterioară în ingineria moleculară, ingineria interfeței și ingineria electrozilor.
„Prin urmare, pe baza seriei noastre anterioare de studii, echipa noastră a dezvoltat un alt dispozitiv optoelectronic multifuncțional cu o singură moleculă, constând dintr-o punte moleculară centrată pe platină încapsulată deciclodextrine, electrozi de grafen cu spații la scară nanometrică și un substrat de siliciu. Cele două ciclodextrine de pe ambele părți slăbesc cuplarea dintre moleculă și mediu, evitând astfel procesele non-radiative corespunzătoare. Electrozii de grafen pot forma o interfață covalentă robustă cu molecula, realizând în continuare integrarea mai multor molecule”, a spus profesorul Guo Xuefeng.
Yang Chen, primul autor al articolului și un bursier postdoctoral la Universitatea din Peking, a declarat că reglajul suplimentar și emisia selectivă de fluorescență și fosforescență ar putea permite operațiuni cuprinzătoare logice binare și ternare, precum și comunicare în timp real. Dispozitivele optoelectronice multifuncționale și eficiente cu o singură moleculă pun electronica moleculară cu aplicații practice de semiconductor, demonstrând avantajele disruptive ale dispozitivelor optoelectronice cu o singură moleculă. Acestea oferă suport tehnic pentru depășirea barierelor tehnologice și dezvoltarea de noi dispozitive principale, reprezentând un pas important pentru trecerea dispozitivelor cu o singură moleculă de la laborator la producția industrială.
