Sammenlignet med tradisjonelle elektroniske brikker, tilbyr optoelektroniske brikker høyere overføringshastigheter og båndbredde. Blant dem kan optiske signaler overføres med lysets hastighet, noe som gir betydelige fordeler i høyhastighetskommunikasjon og dataoverføringsfelt. Nano-enheter med enkeltmolekyler som optoelektroniske funksjonelle sentre forventes å møte etterspørselen etter enhetsminiatyrisering og tjene som hjørnesteinen for fremtidige molekylære optoelektroniske enheter. Nylig oppnådde forskere fra College of Chemistry and Molecular Engineering ved Peking University, ledet av professor Xuefeng Guo, sammen med samarbeidspartnere, høy kvanteutbyttestråling av fosforescens/fluorescens ved kovalent forankring av molekylære broer isolert og beskyttet av syklodekstriner mellom grafen. Dette gjennombruddet har blitt brukt i logiske operasjoner og sanntidskommunikasjon. Det relaterte arbeidet har blitt publisert online under tittelen 'Logic Operations and Real-Time Communication via Tunable Excited States in Single-Molecule Optoelectronic Chips' i tidsskriftet 'Chemistry'.
Professor Guo Xuefeng forklarte at til dags dato er det fortsatt rom for forbedring i ytelsen og stabiliteten til individuelle molekyler i enheter, inkludert bryterforholdet til felteffekttransistorer, kvanteutbytte av lysemitterende dioder og driftsfrekvens for logiske enheter. Blant disse er koblingen mellom molekyler og det ytre miljø en kritisk parameter. Sterk kobling kan føre til hybridisering av molekyler med omverdenen, mens svak kobling kan svekke modulasjonseffekten av ytre stimuli, noe som krever videre utvikling innen molekylær konstruksjon, grensesnittteknikk og elektrodeteknikk.
"Derfor, basert på vår tidligere serie med studier, har teamet vårt utviklet en annen multifunksjonell enkeltmolekylær optoelektronisk enhet, bestående av en platinasentrert molekylær bro innkapslet avcyklodekstriner, grafenelektroder med nanoskalagap og et silisiumsubstrat. De to cyklodekstrinene på begge sider svekker koblingen mellom molekylet og miljøet, og unngår dermed tilsvarende ikke-strålingsprosesser. Grafenelektrodene kan danne et robust kovalent grensesnitt med molekylet, og oppnå multimolekylintegrasjon," sa professor Guo Xuefeng.
Yang Chen, den første forfatteren av artikkelen og en postdoktor ved Peking University, uttalte at ytterligere tuning og selektiv emisjon av fluorescens og fosforescens kan muliggjøre omfattende binære og ternære logiske operasjoner samt sanntidskommunikasjon. Multifunksjonelle og effektive enkeltmolekylære optoelektroniske enheter bygger bro mellom molekylær elektronikk med praktiske halvlederapplikasjoner, og demonstrerer de forstyrrende fordelene med enkeltmolekylære optoelektroniske enheter. De gir teknisk støtte for å bryte teknologiske barrierer og utvikle nye prinsipielle enheter, som representerer et viktig skritt for enkeltmolekylære enheter for å flytte fra laboratoriet til industriell produksjon.
