科学家用闪电快速开发纳米液

Max Planck固态研究所的研究人员在涂有一层球形碳分子和扫描隧道显微镜的尖端涂覆的金表面之间的电压施加电压。得到的电场（由图中的灰色箭头表示）可以通过电压的电平和尖端和金属表面之间的距离来调节。通过特定的场强，单个分子（在洋红色中）变为电荷，其立即导致电能转化为光（黄色波）。

科学家们已经开发了一种光源，通过单个分子将电压脉冲转换为光脉冲，可能用作与纳米组件的原型转换为具有Gigahertz频率的光信号的纳米组件。

通过较小的组件处理和传输信息，有时用电子，有时用光传输。Max Planck固体州立州立州立州立州斯图加特研究所的科学家现已开发出一种光源，通过单个分子将电压脉冲转换为光脉冲。这里，分子用作晶体管控制的光开关，甚至允许调节光的强度。由于分子开关允许光极快速地接通和断开，因此光源可以用作纳米组件的原型，该原型是用Gigahertz频率转换为光信号的电力。

今天，有机染料不仅仅为灯光照耀着时，不仅仅为地毯，报纸或衣服提供颜色。现在他们自己在电力光源中发光，在有机发光二极管（OLED）中，如智能手机屏幕。然而，显示器仍然包含用于将亮度与实际光源（像素）一起调节亮度的晶体管。来自Max Planck Solid Stude Research研究所的团队，Max Planck Epfl中心和Karlsruhe技术研究所，现在将两种功能组合在单个分子中。

基于斯图加特的最大普朗克研究所的主任Klaus Kern工作的研究人员通过将染料分子放置在一层鼠鼠龄干水中，构建了纳米罐，通过将染料分子放置在一层鼠李氏菌属中 - 这是球形碳分子。碳球层涂覆金属载体，在这种金色的情况下，用作电极。“作为染料分子上方的第二电极，我们使用扫描隧道显微镜的尖端，”Klaus Kuhnke说。“但是第二金属层也是合适的。”然而，研究人员只能能够发现近分子的令人惊讶的特性，因为它们使用可移动的尖端进行调查。他们实际做的是用尖端扫描表面，测量同时发出的光。“在该过程中，我们观察到光线在染料分子上产生，”根据Kuhnke。

电压首先产生捕获金属表面上的光波

研究人员现在用金载体和扫描隧道显微镜（STM）的尖端之间的电压调节分子上的电场，以及两个电触点之间的距离。如果这超过每纳米2.5伏，则灯将接通。然而，分子不仅仅打开和关闭光。它实际上允许持续调节光强度，变得更亮，更暗在几毫伏的非常窄的频段上。因此，它类似于发光晶体管在该范围内起作用。

电能不会直接转换为切换过程中的光能，但间接通过“等离子体”。这些可以以被捕获在金属表面上的光波，并且可以被表面不规则的诸如表面不规则的东西辐射。利用他们的帮助，可以在光的形式中传送或处理更多信息，而不是单独的光的形式：等离子体可以沿着金属轨道运行，金属轨道比100纳米更窄，而光纤例如必须至少一半作为它们传输的光的波长宽。

切换过程小于十亿分之一

有机分子在金属表面上的捕获和辐射光波的产生中起决定性作用：分子位置处的电场的最小变化决定是否产生光。这使得纳米罐与光线传输数字信息的纳米罐，其中“亮起”代表零的数据位和“灯”之一。“分子上的电场的小型调制产生了一点流，其被作为光发射并且可以传递消息”，“Klaus Kuhnke说。并且由于高于阈值的光源随着电压的微小变化而导致的，因此切换过程非常快速地进行：它需要少于十亿分之一的秒，因此可能最终允许数据传输在Gigahertz范围内具有比特率。

通过单个分子控制光的强度对于光开关的速度是决定性的。机械光开关由杠杆操作，并且该杠杆的较重是越大的努力将开关从一个切换位置移动到另一个切换位置。这些笨拙的杠杆对应于电子设备，以不可避免的电容，吞下一部分电流而不产生任何光。光开关元件越大，需要越多的时间和精力来为“寄生”电容器充电。这里分子的微小尺寸有助于：它几乎没有任何额外的能量来充电单个分子的环境，其中百万只具有几毫升的微小电压的百万分之一的毫米 - 切换过程相应地快速。“这样的分子光源因此，有望成为信息传播的新的高效部件 - 特别是由于所产生的光可能仍然薄弱，而是用肉眼清晰可察觉，”Klaus Kuhnke说。

出版物：ChristophGroße等，“近距离量子系统的等离子体生成动态控制”，纳米字母，2014,14（10），PP 5693-5697; DOI：10.1021 / NL502413K.

图像：MPI用于固态研究