Ve srovnání s tradičními elektronickými čipy nabízejí optoelektronické čipy vyšší přenosové rychlosti a šířku pásma. Mezi nimi lze optické signály přenášet rychlostí světla, což nabízí významné výhody v oblasti vysokorychlostní komunikace a přenosu dat. Očekává se, že nanozařízení s jednotlivými molekulami jako optoelektronickými funkčními centry budou splňovat požadavky na miniaturizaci zařízení a budou sloužit jako základní kámen pro budoucí molekulární optoelektronická zařízení. Nedávno vědci z College of Chemistry and Molecular Engineering na Pekingské univerzitě pod vedením profesora Xuefeng Guo spolu se spolupracovníky dosáhli vysoce kvantového výtěžku záření fosforescence/fluorescence kovalentním ukotvením molekulárních můstků izolovaných a chráněných cyklodextriny mezi grafenovými elektrodami. Tento průlom byl úspěšně aplikován v logických operacích a komunikaci v reálném čase. Související práce byla publikována online pod názvem „Logic Operations and Real-Time Communication via Tunable Excited States in Single-Molecule Optoelectronic Chips“ v časopise „Chemistry“.
Profesor Guo Xuefeng vysvětlil, že k dnešnímu dni stále existuje prostor pro zlepšení výkonu a stability jednotlivých molekul v zařízeních, včetně spínacího poměru tranzistorů s efektem pole, kvantového výnosu světelných diod a provozní frekvence logických zařízení. Mezi nimi je kritickým parametrem vazba mezi molekulami a vnějším prostředím. Silná vazba může vést k hybridizaci molekul s vnějším světem, zatímco slabá vazba může oslabit modulační účinek vnějších podnětů, což vyžaduje další vývoj v molekulárním inženýrství, inženýrství rozhraní a elektrodovém inženýrství.
„Na základě naší předchozí série studií proto náš tým vyvinul další multifunkční jednomolekulární optoelektronické zařízení, které se skládá z molekulárního můstku se středem platiny zapouzdřenéhocyklodextriny, grafenové elektrody s mezerami v nanoměřítku a křemíkový substrát. Dva cyklodextriny na obou stranách oslabují vazbu mezi molekulou a prostředím, čímž se vyhnou odpovídajícím neradiačním procesům. Grafenové elektrody mohou tvořit robustní kovalentní rozhraní s molekulou a dále dosáhnout multimolekulové integrace,“ řekl profesor Guo Xuefeng.
Yang Chen, první autor článku a postdoktorand na Pekingské univerzitě, uvedl, že další ladění a selektivní emise fluorescence a fosforescence by mohly umožnit komplexní binární a ternární logické operace i komunikaci v reálném čase. Multifunkční a účinná jednomolekulární optoelektronická zařízení přemosťují molekulární elektroniku s praktickými polovodičovými aplikacemi a demonstrují rušivé výhody jednomolekulárních optoelektronických zařízení. Poskytují technickou podporu pro prolomení technologických bariér a vývoj nových principiálních zařízení, což představuje důležitý krok pro přechod jednomolekulárních zařízení z laboratoře do průmyslové výroby.
