Tổng quan công nghệ

Điều khiển điện phân tử đối với plasmon cung cấp một lộ trình đầy hứa hẹn cho các thiết bị plasmonic phân tử tích hợp trên chip để xử lý thông tin và tính toán. Để vượt ra ngoài các công nghệ hiện có và để thu nhỏ các thiết bị plasmon, cần có nguồn plasmon điện tử phân tử. Các nguồn plasmon thông thường dựa vào đèn LED trên chip (nano) hoặc các nguồn ánh sáng khác như điốt laser, quả cầu silicon và ống nano carbon đơn là rất cồng kềnh và gặp nhiều thách thức trong vấn đề thu nhỏ lại. Phát minh của chúng tôi là một nguồn plasmon hoạt động ở quy mô chiều dài phân tử. Do đó, nó vốn nhỏ hơn các nguồn plasmon thông thường dựa vào đèn LED trên chip (nano) hoặc các nguồn sáng khác. Ngoài ra, trong thời gian đầu tiên, chúng tôi cho thấy sự kiểm soát điện phân tử về cường độ plasmon bằng cách thay đổi cấu trúc hóa học của các phân tử trong nguồn plasmon của chúng tôi và bằng cách kích thích chọn lọc plasmon bằng cách sử dụng điốt phân tử.

Các đặc điểm và tính năng công nghệ

Chúng tôi đã phát triển một nguồn plasmon điện phân tử trên chip dựa trên các mối nối đường hầm đơn lớp (SAM) tự lắp ráp (STJ). Các nguồn plasmon điện phân tử trên chip được phát triển bao gồm các mối nối đường hầm dựa trên SAM được kẹp giữa hai điện cực kim loại kích thích plasmon cục bộ và các phân cực plasmon bề mặt bằng các electron chui. Các plasmon bắt nguồn từ các điểm đơn lẻ, giới hạn nhiễu xạ trong các điểm nối, tuân theo các thống kê photon phân tán theo định luật điện và có các hướng phân cực được xác định rõ. Cấu trúc của SAM và khuynh hướng ứng dụng ảnh hưởng đến sự phân cực là có thể quan sát được. Chúng tôi cũng chỉ ra điều khiển điện tử phân tử cường độ plasmon bằng cách thay đổi cấu trúc hóa học của các phân tử và bằng cách kích thích chọn lọc plasmon bằng cách sử dụng điốt phân tử. Các nguồn plasmon điện tử phân tử được phát triển hoạt động ở quy mô thời gian theo cơ học lượng tử, nhanh hơn 1 triệu lần so với các thiết bị bán dẫn thông thường. Ngoài ra, chúng hoạt động ở điện áp thấp và dòng điện thấp, dẫn đến tiêu thụ điện năng thấp. Ngoài ra, trong thời gian đầu tiên, việc kiểm soát plasmon điện tử phân tử đã được chứng minh: (i) Kích thước nguồn plasmon nội tại ở quy mô phân tử đơn (nhỏ hơn nhiều so với các thiết bị bán dẫn thông thường), (ii) kích thích chọn lọc plasmon với diode phân tử (iii) kiểm soát cường độ plasmon và phân cực với các thuộc tính điện tử phân tử.

Các ứng dụng tiềm năng

•         Quang điện tử

•         Cảm biến sinh học

Xu hướng thị trường và các cơ hội

Mục tiêu cuối cùng của các mạch điện là thu nhỏ. Còn được gọi là điện tử phân tử đơn, điện tử phân tử là một nhánh của công nghệ nano sử dụng các phân tử đơn hoặc bộ sưu tập các phân tử đơn thành một khối xây dựng điện tử. Điện tử phân tử đề cập đến các ứng dụng đơn phân tử, quy mô nano.

Điện tử thông thường được làm từ vật liệu khối lượng lớn. Tuy nhiên, xu hướng thu nhỏ trong điện tử đã buộc kích thước tính năng của các thành phần điện tử phải co lại theo. Trong điện tử đơn phân tử, vật liệu khối được thay thế bằng các phân tử đơn. Kích thước nhỏ hơn của các thành phần điện tử làm giảm mức tiêu thụ điện năng đồng thời tăng độ nhạy (và đôi khi hiệu suất) của thiết bị. Một ưu điểm khác của một số hệ thống phân tử là xu hướng tự lắp ráp thành các khối chức năng. Tự lắp ráp là một hiện tượng trong đó các thành phần của một hệ thống kết hợp với nhau một cách tự nhiên, do có sự tương tác hoặc các yếu tố môi trường, để tạo thành một đơn vị chức năng lớn hơn.

Một số giải pháp điện tử phân tử đã được phát triển, bao gồm dây phân tử, bóng bán dẫn đơn phân tử và chỉnh lưu. Điện tử phân tử vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu sơ khai. Nguồn plasmon của chúng tôi là một khối xây dựng quan trọng cho thấy, lần đầu tiên, điều khiển điện tử phân tử của các plasmon được tạo ra.

Các lợi ích dành cho khách hàng

•         Kích thích plasmon trực tiếp thông qua đường hầm liên kết phân tử mà không tạo ra cặp lỗ electron

•         Dễ dàng ghép nối với các thành phần mạch khác.

•         Quá trình chế tạo dễ dàng, thông lượng cao.

•         Điều khiển điện tử phân tử đối với kích thích plasmon, tức là kích thước nguồn plasmon nội tại ở quy mô phân tử đơn (nhỏ hơn nhiều so với các thiết bị bán dẫn thông thường), kích thích sự chọn lọc plasmon bằng điốt phân tử, cường độ plasmon được kiểm soát và phân cực với các đặc tính điện tử phân tử.