Heterostrukturkrystaller kunne lyse vejen til optiske kredsløb

Det kan være muligt at nå nye niveauer af miniaturisering, hastighed, og databehandling med optiske kvantecomputere, som bruger lys til at transportere information. For det, vi har brug for materialer, der kan absorbere og transmittere fotoner. I journalen Angewandte Chemie , Kinesiske videnskabsmænd har introduceret en ny strategi til at konstruere fotoniske heterostrukturkrystaller med afstembare egenskaber. Ved at bruge en krystallinsk stav med striber, der fluorescerer i forskellige farver, de har udviklet en prototype af en logisk port.

Holdet ledet af Ze Chang og Xian-He Bu opnåede succes ved at bruge specielt konstruerede metal-organiske rammer (MOF'er) - gitterlignende strukturer lavet af metalliske "knuder", der er brobygget af organiske ligander. Disse strukturer indeholder burlignende hulrum, der kan holde andre molekyler som "gæster". I dette tilfælde, gæsterne og en del af liganderne integreret i gitteret matches, så gæsterne kan overføre elektroner til ligandmolekylet (ladningsoverførsel). Sådanne systemer har tendens til at fluorescere. Farven på fluorescensen for en given MOF afhænger af typen af ​​gæst.

En yderligere fordel ved MOF-strukturer er, at deres krystallisering sker gennem væksten af ​​lag på en krystallisationskerne i en foretrukken retning. Forskerne fra Nankai University, Tianjin, det Collaborative Innovation Center for Chemical Science and Engineering, Tianjin og Institute of Chemistry Chinese Academy of Sciences, Beijing (Kina) var således i stand til at producere stavformede krystaller. Under krystallisationen, de varierede typerne af gæstemolekyle inkorporeret. Dette resulterede i "stribede" stænger med separate domæner, der fluorescerer forskelligt. For eksempel, de producerede stænger, hvis ender absorberer UV-lys og fluorescerer blågrønt, mens midten absorberer synligt grønt lys og udsender rødt lys. Fordi de er i direkte kontakt, energi kan overføres mellem domænerne, og nogle af de blågrønne fotoner kan transmitteres til midterdelen, derved får det til at fluorescere rødt. Mest vigtigt, disse stænger opfører sig som lysledere, hvilket betyder, at uanset hvilken plet der bestråles, en del af fluorescenslyset transporteres gennem hele stangen til dens ender.

Baseret på denne type krystal, forskerne udviklede en prototype til et logisk kredsløb med to "indgange" og to "udgange"; det er, steder, hvor lys kan lagres eller registreres, og røde og/eller blågrønne signaler kan genereres, henholdsvis. Forskerne forestiller sig potentielle anvendelser for deres MOF-krystaller i komponenter med integrerede optiske kredsløb, såsom fotoniske dioder, on-chip signalprocessorer, og optiske logiske porte.