Comparados aos chips eletrônicos tradicionais, os chips optoeletrônicos oferecem velocidades de transmissão e largura de banda mais altas. Entre eles, os sinais ópticos podem ser transmitidos à velocidade da luz, oferecendo vantagens significativas nos campos de comunicação e transmissão de dados em alta velocidade. Espera-se que nanodispositivos com moléculas únicas como centros funcionais optoeletrônicos atendam à demanda por miniaturização de dispositivos e sirvam como pedra angular para futuros dispositivos optoeletrônicos moleculares. Recentemente, pesquisadores da Faculdade de Química e Engenharia Molecular da Universidade de Pequim, liderados pelo professor Xuefeng Guo, juntamente com colaboradores, alcançaram radiação de alto rendimento quântico de fosforescência/fluorescência ancorando covalentemente pontes moleculares isoladas e protegidas por ciclodextrinas entre eletrodos de grafeno. Esta inovação foi aplicada com sucesso em operações lógicas e comunicação em tempo real. O trabalho relacionado foi publicado online sob o título 'Operações Lógicas e Comunicação em Tempo Real via Estados Excitados Tunáveis em Chips Optoeletrônicos de Molécula Única' na revista 'Chemistry'.
O professor Guo Xuefeng explicou que, até o momento, ainda há espaço para melhorias no desempenho e na estabilidade de moléculas individuais em dispositivos, incluindo a taxa de comutação de transistores de efeito de campo, o rendimento quântico de diodos emissores de luz e a frequência de operação de dispositivos lógicos. Entre estes, o acoplamento entre as moléculas e o ambiente externo é um parâmetro crítico. O acoplamento forte pode levar à hibridização de moléculas com o mundo exterior, enquanto o acoplamento fraco pode enfraquecer o efeito de modulação de estímulos externos, exigindo maior desenvolvimento em engenharia molecular, engenharia de interface e engenharia de eletrodos.
"Portanto, com base em nossa série anterior de estudos, nossa equipe desenvolveu outro dispositivo optoeletrônico multifuncional de molécula única, que consiste em uma ponte molecular centrada em platina encapsulada porciclodextrinas, eletrodos de grafeno com lacunas em nanoescala e um substrato de silício. As duas ciclodextrinas em ambos os lados enfraquecem o acoplamento entre a molécula e o meio ambiente, evitando assim os processos não radiativos correspondentes. Os eletrodos de grafeno podem formar uma interface covalente robusta com a molécula, alcançando ainda mais a integração multimolécula", disse o professor Guo Xuefeng.
Yang Chen, o primeiro autor do artigo e pós-doutorado na Universidade de Pequim, afirmou que o ajuste adicional e a emissão seletiva de fluorescência e fosforescência poderiam permitir operações lógicas binárias e ternárias abrangentes, bem como comunicação em tempo real. Dispositivos optoeletrônicos de molécula única multifuncionais e eficientes unem a eletrônica molecular com aplicações práticas de semicondutores, demonstrando as vantagens disruptivas dos dispositivos optoeletrônicos de molécula única. Eles fornecem suporte técnico para quebrar barreiras tecnológicas e desenvolver novos dispositivos principais, representando um passo importante para que dispositivos de molécula única passem do laboratório para a produção industrial.
