Vea También
 |
| Representación de un artista de un interruptor de fullereno con electrones entrantes y pulsos de luz láser roja incidentes. Crédito: 2023 Yanagisawa et al. |
En presencia de campos eléctricos y longitudes de onda de luz específicas, las moléculas emiten electrones, creando patrones que persuaden la curiosidad pero eluden la explicación. Un nuevo análisis teórico ha cambiado esta situación: sus efectos podrían mejorar nuestra capacidad de examinar el mundo físico y proporcionar nuevas aplicaciones de alta tecnología.
Un equipo internacional de investigadores, incluidos los del Instituto de Física del Estado Sólido de la Universidad de Tokio, teorizó cómo debería comportarse la emisión de electrones de moléculas excitadas de fullereno cuando se exponen a tipos específicos de luz láser.
Utilizando una única molécula de fullereno, el equipo ha demostrado un interruptor análogo a un transistor. Los investigadores pueden cambiar la ruta de un electrón entrante en el fullereno de forma predecible empleando un pulso láser bien calibrado. Dependiendo de los pulsos láser utilizados, este proceso de conmutación puede ser de tres a seis órdenes de magnitud más rápido que los interruptores de los microchips.
Las redes de interruptores de fullereno podrían crear ordenadores más potentes que los fabricados con transistores electrónicos y permitir que los dispositivos de imagen microscópica alcancen niveles de claridad nunca vistos.
Hirofumi Yanagisawa, investigador del proyecto, afirma: "Lo que hemos conseguido aquí es controlar cómo una molécula dirige la trayectoria de un electrón entrante utilizando un pulso muy corto de luz láser roja. Dependiendo del pulso de luz, el electrón puede permanecer en su trayectoria predeterminada o ser redirigido de forma predecible. Es un poco como los puntos de conmutación de una vía de tren o un transistor electrónico, pero mucho más rápido. Creemos que podemos alcanzar una velocidad de conmutación un millón de veces superior a la de un transistor clásico".
"Esto podría traducirse en un rendimiento real en informática. Pero igual de importante es que, si podemos sintonizar el láser para que la molécula de fullereno conmute de varias formas simultáneamente, podría ser como tener varios transistores microscópicos en una sola molécula. Eso podría aumentar la complejidad de un sistema sin aumentar su tamaño físico".
La molécula de fullereno que sirve de base al conmutador es similar al más conocido nanotubo de carbono, pero el fullereno es una esfera de átomos de carbono en lugar de un tubo. Los fullerenos se alinean de una forma específica para dirigir electrones de forma predecible cuando se colocan en un punto metálico, que es efectivamente el extremo de un alfiler.
Para provocar la emisión de electrones de las moléculas de fullereno, se enfocan pulsos láser rápidos del orden de femtosegundos, cuatrillonésimas de segundo, o incluso attosegundos, quintillonésimas de segundo. Es la primera vez que se controla de este modo la emisión de electrones de una molécula mediante luz láser.
Yanagisawa afirma: "Esta técnica es similar a la forma en que un microscopio de emisión de fotoelectrones produce imágenes. Sin embargo, estos microscopios alcanzan como mucho una resolución de unos 10 nanómetros, es decir, diez milmillonésimas partes de un metro. Nuestro interruptor de fullereno lo mejora y permite resoluciones de unos 300 picómetros o tres centésimas de billonésima de metro".
Fuentes, créditos y referencias:
Universidad de Tokyo - Hirofumi Yanagisawa, Markus Bohn, Hirotaka Kitoh-Nishioka, Florian Goschin, and Matthias F. Kling, “Light-induced subnanometric modulation of a single-molecule electron source,” Physical Review Letters: March 8, 2023, DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.106204