Невероятной сложности задача была решена французскими учеными: они разработали первый в мире светодиод с одной молекулой. Устройство сделано из одного политиофенового провода, который помещен между концом сканирующего туннельного микроскопа и золотой поверхностью. Эта экспериментальная изобретательность проливает свет на взаимодействие между электронами и фотонами на мельчайшем масштабе. Более того, она являет собой еще один шаг к созданию компонентов для молекулярного компьютера. Данная работа недавно была опубликована в научном журнале Physical Review Letters.

Светодиоды – это компоненты, которые излучают свет, когда электрический ток проходит через них и пропускает свет только в одном направлении. Светодиоды играют важную роль в повседневной жизни в качестве световых индикаторов. Они также имеют обширную перспективу в области осветительных приборов, прогрессивно захватывая эту рыночную нишу.

Главным преимуществом светодиодов является то, что их можно сделать очень маленького размера, что позволяет получить точечные источники света. Принимая это во внимания, ученые из Страсбургского института физики и химии материалов (Франция) вместе с командой из Парижского института молекулярной химии (Франция) смогли преодолеть одно последнее препятствие в создании ультрамаленьких устройств: они создали первый в мире светодиод с одной молекулой.

Для достижения заданной цели они использовали один провод из политиофена, который является хорошим электрическим проводником. Он сделан из водорода, углерода и самородной серы и был использован для создания более больших светодиодов, которые сейчас представлены на рынке. Политиофеновый провод был прикреплен одним концом к сканирующему туннельному микроскопу, а другим – к поверхности из золота. Ученые зафиксировали излучение света, когда ток проходил через данный нанопровод.

Они наблюдали, что тиофеновый провод ведет себя как светодиод: свет излучался только тогда, тогда электроны проходили по направлению от микроскопа к золотой поверхности. Когда полярность была изменена, излучение света было ничтожно слабым.

Вместе с научной командой Факультета физики твердых тел Парижского института, исследователи продемонстрировали, что

свет излучался, когда отрицательный заряд (электрон) смешивался с положительным зарядом (дыра) в нанопроводе и передавал большую часть энергии протону. На каждые 100 000 электронов, находящихся внутри тиофенового провода, возникал один протон. Длина волны находилась в красном диапазоне.

С фундаментальной точки зрения, данное устройство предоставляет исследователям новое оборудования для изучения феноменов, которые происходят, когда электрический проводник излучает свет и делает это на таком масштабе, где вместо классической физики царствует уже квантовая.

Ученые также смогут подобрать материалы для более мощного светового излучения. Наконец, это работа является первым шагом навстречу создания компонентов молекулярного размера, которые сочетают в себе электронные и оптические свойства. Те же самые компоненты могут быть использованы для создания молекулярного компьютера.