Команда учёных из Страсбургского института физики и химии материалов (Institut de Physique et de Chimie des Matériaux de Strasbourg) разработала первый в мире одномолекулярный светодиод. Устройство создано из единичной политиофеновой проволоки, расположенной между иглой сканирующего туннельного микроскопа и поверхностью из золота.
Светодиод испускает излучение, только когда ток проходит в определённом направлении. Прежде всего это чудо инженерной мысли позволяет взглянуть на взаимодействия между фотонами и электронами в мельчайших масштабах. К тому же разработка представляет собой ещё один шаг на пути к созданию в будущем компонентов для молекулярного компьютера.
Светодиоды представляют собой устройства, излучающие свет при прохождении через них электрического тока. При этом излучение испускается лишь при прохождении тока в одном направлении. Это очень удобное устройство, постепенно захватывающее современный рынок: светодиоды являются источниками точечного света, и находят применение практически в любой области техники. Размеры их можно уменьшать едва ли не до бесконечности, и работа страсбургских физиков прямое тому подтверждение.
Однако на пути к созданию одномолекулярного светодиода команде исследователей пришлось разрешить некоторые вопросы. В качестве проводника они использовали единичную политиофеновую нанопроволоку, состоящую из водорода, углерода и серы. К слову, это вещество уже довольно широко используется для производства коммерческих моделей светодиодов.
Один конец проволоки прикрепили к игле сканирующего туннельного микроскопа, а другой подсоединили к поверхности из золота. В рамках эксперимента учёные пропускали через проволоку ток и записывали свет, излучаемый прототипом светодиода. Значительное количество излучения проявлялось при прохождении электрического заряда от иглы микроскопа к золотому пласту, однако при изменении полярности, количество света оказывалось пренебрежительно малым.
В своей статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, учёные показывают, что свет испускается, когда в нанопроволоке сливаются электрон и дырка, при этом большая часть энергии передаётся фотону (частице света). На каждые 100 тысяч электронов, пущенных по проволоке, возникает по одному фотону. Длина волны испускаемого света соответствует красному цвету.
С фундаментальной точки зрения это ультраминиатюрное устройство представляет собой новый инструмент для изучения феноменов, возникающих при излучении света электрическим проводником. Фактически же созданный прототип служит нанолабораторией для изучения квантовомеханических эффектов в микроскопическом масштабе.
Как сообщается в пресс-релизе, сейчас физики пытаются увеличить эффективность своего одномолекулярного светодиода. Если количество испускаемых фотонов значительно вырастет вследствие несложных модификаций, можно будет говорить о коммерциализации модели. Такие светодиоды пригодятся как в конструировании компьютеров будущего и наноэлектроники, так и для создания компонентов, сочетающих оптические и электронные свойства.
Также по теме:
Создан нанолазер размером с вирус
Яркая идея: китайцы подключат мир к Интернету с помощью лампочек
Электронная кожа светится при нажатии
Будущее за светодиодными лампами
Лампочки SmartCharge будут гореть даже при отключенном электричестве
Физики получили ранее невиданный тип материи из света
