İlk kez, Tokyo Üniversitesi Katı Hal Fiziği Enstitüsü’nden araştırmacılar da dahil olmak üzere uluslararası bir araştırma ekibi, Fulleren adı verilen tek bir molekülden yapılmış bir transistöre benzer bir anahtar kanıtladı. Araştırmacılar, dikkatlice ayarlanmış bir lazer darbesi kullanarak, gelen bir elektronun yolunu öngörülebilir bir şekilde değiştirmek için Fulleren kullanabilirler. Bu anahtarlama işlemi, kullanılan lazer darbelerine bağlı olarak mikroçiplerdeki anahtarlardan üç ila altı kat daha hızlı olabilir. Bir ağdaki Fullerene anahtarları, elektronik transistörlerle mümkün olanın ötesinde bir bilgisayar üretebilir ve ayrıca mikroskobik görüntüleme cihazlarında benzeri görülmemiş çözünürlük seviyelerini sağlayabilir.
70 yılı aşkın bir süre önce fizikçiler, moleküllerin elektrik alanlarının varlığında ve daha sonra da ışığın belirli dalga boylarında elektronlar yaydığını keşfettiler. Elektron emisyonları, merak uyandıran ancak açıklamadan kaçan modeller yarattı. Ancak bu, sonuçları yalnızca yeni yüksek teknoloji uygulamalarına yol açabilecek değil, aynı zamanda fiziksel dünyanın kendisini inceleme yeteneğimizi de geliştirebilecek yeni bir teorik analiz sayesinde değişti. Proje Araştırmacısı Hirofumi Yanagisawa ve ekibi, uyarılmış fulleren moleküllerinden elektron emisyonunun belirli türdeki lazer ışığına maruz kaldığında nasıl davranması gerektiğini teorileştirdi ve tahminlerini test ederken bunların doğru olduğunu gördü.
Yanagisawa, “Burada yapmayı başardığımız şey, bir molekülün çok kısa bir kırmızı lazer ışığı darbesi kullanarak gelen bir elektronun yolunu yönlendirme şeklini kontrol etmektir” dedi. “Işığın nabzına bağlı olarak, elektron ya varsayılan rotasında kalabilir ya da tahmin edilebilir bir şekilde yeniden yönlendirilebilir. Yani, biraz tren rayındaki anahtarlama noktalarına ya da bir elektronik transistöre benziyor, sadece çok daha hızlı. Bizce klasik bir transistörden 1 milyon kat daha hızlı bir anahtarlama hızı elde edebiliriz. Ve bu, hesaplamada gerçek dünya performansına dönüşebilir. Ancak aynı derecede önemli olan, lazeri fulleren molekülünü aynı anda birden fazla şekilde geçiş yapmaya ikna edecek şekilde ayarlayabilirsek zaman, tek bir molekülde birden çok mikroskobik transistöre sahip olmak gibi olabilir. Bu, bir sistemin fiziksel boyutunu büyütmeden karmaşıklığını artırabilir.”
Anahtarın altında yatan fulleren molekülü, belki biraz daha ünlü olan karbon nanotüp ile ilişkilidir, ancak fulleren bir tüp yerine bir karbon atomları küresidir. Metal bir yerleştirildiğinde, fullerenler belirli bir şekilde yönlendirilir, böylece elektronları tahmin edilebilir şekilde yönlendirirler. Femtosaniye, saniyenin katrilyonda biri veya hatta attosaniye, saniyenin kentilyonda biri ölçeğindeki hızlı lazer darbeleri, elektron emisyonunu tetiklemek için fulleren moleküllerine odaklanır. Bu, bir molekülden elektron emisyonunu bu şekilde kontrol etmek için ilk kez lazer ışığının kullanılmasıdır.
Yanagisawa, “Bu teknik, bir fotoelektron emisyon mikroskobunun görüntü üretme biçimine benzer” dedi. “Ancak, bunlar en iyi yaklaşık 10 nanometre veya bir metrenin on milyarda biri çözünürlüklere ulaşabilir. Fullerene anahtarımız bunu geliştirir ve yaklaşık 300 pikometre veya bir metrenin üç yüz trilyonda biri çözünürlük sağlar.”
Prensip olarak, birden fazla ultra hızlı elektron anahtarı tek bir molekülde birleştirilebildiğinden, hesaplama görevlerini geleneksel mikroçiplerden potansiyel olarak çok daha hızlı gerçekleştirmek için yalnızca küçük bir fulleren anahtar ağı yeterli olacaktır. Ancak, bu yeni tür entegre devreyi oluşturmak için gerekli olan lazer bileşeninin nasıl minyatürleştirileceği gibi üstesinden gelinmesi gereken birkaç engel var. Bu nedenle, fullerene anahtar tabanlı bir akıllı telefon görmeden önce hala uzun yıllar olabilir.
Kaynak: Science Daily
