光电芯片优势显著，单个分子成未来分子光电子器件基石待提升
与传统的电子芯片相比，光电芯片具有更高的传输速度和带宽。其中，光信号可以以光的速度传输，从而在高速通信和数据传输领域具有巨大的优势，并且是扩大摩尔定律的有效策略。将单个分子作为光电功能的中心有望满足人们对设备小型化的需求不断增长，并且是未来分子光电设备的基石。迄今为止，设备性能和稳定性尚未改善单个分子，包括场效应晶体管的开关比率，发射二极管的量子产率以及逻辑设备的工作频率。其中，分子与外界之间的耦合是关键参数。强耦合可能会导致分子与外界之间的杂交，而弱耦合会削弱外部刺激的调制效果，外部刺激急需进一步发展分子工程，界面工程和电极工程。最近，北京大学化学与分子工程学院和东京大学的JUN TERAO团队的郭团队保护了分子桥，并在具有共价键的石墨烯电极之间锚定，实现了高量子屈服辐射的高量子辐射，并成功地应用了IT to It to 和（）和实时的操作。
单分子光电芯片的示意图
长期以来，Guo 的研究团队一直致力于研究多功能单分子设备，旨在解决当今社会中电子设备对电子设备的小型化需求与摩尔定律失败之间的矛盾。通过分子工程的原理，以分子尺度构建了多功能分子设备，其科学目标是继续（更多的摩尔）并超越摩尔定律（而不是摩尔）。在早期，研究团队通过引入离子液体门和固态门（Angew。Chem。Int。2018，57，57，57，14026; Nat。2022，2022，13，1410; Sci。2022，8，）;实现的照片和电气开关通过光敏分子（，352，1443; nat。.2019，10，1450）;通过引入分子对称性破裂来实现单分子整流剂（J. Am。Chem。2021，143，20811）；通过动态结构重建构建单分子的备忘录（Adv。2022，）；单分子发光二极管是通过共价键锚定荧光分子（Adv。Mater。2023，）等构建的，显示了基于单分子设备的芯片最小化和多功能化的广泛应用前景。
最近，他们报道了另一个由PT-MB@CD（环氧糖蛋白封装的铂中心）的多功能单分子光电设备分子桥，石墨烯电极和硅底物。两侧的两个环糊精削弱了分子与环境之间的耦合，从而避免了相应的非辐射过程。石墨烯电极能够与分子形成强的共价界面并进一步实现多分子整合（图2）。
单分子光电设备的示意图
基于单分子光物理学的光电表征的组合，可以通过多模式电输入观察到可调的单线和三重态激发态（图2），并且使用单分子瞬态瞬时电力电脑电磁光谱法监测了远高于宏观尺度的磷光寿命（图3）。主要原因是分子运动，振动和旋转模式受到限制，从而抑制了激发状态能量的耗散。此外，该设备只有一个分子锚，从根本上避免了三胞胎 - 三个an灭。
单分子瞬态电致发光光谱，用于测量磷光寿命
进一步调节荧光和磷光以及选择性发射的综合二元和三元逻辑操作以及实时通信（图4）。多功能，有效的单分子光电设备将分子电子设备与实际的半导体应用联系起来，证明了单分子光电设备的优势，并为破坏技术障碍和开发新原理设备提供了技术支持。对于单分子设备，这是从实验室转变为工业生产的重要一步。
使用单分子PT-MB@CD设备的二进制逻辑操作
这项工作于1月25日在Chem 在线发布，标题为“ -ic芯片中的逻辑和实时”（Chem。2024，doi：10.1016/j..2024.01.005）。这项工作的第一位作者是杨氏和郭Yilin，他是北京大学化学与分子工程学院的博士后研究员。 Guo 和Jun Terao是相应的作者。北京师范大学的Su 教授和Jie 教授也为这项研究提供了实验帮助。这项研究是由中国国家自然科学基金会，科学技术部和北京国家分子科学研究中心共同资助的。
