So với chip điện tử truyền thống, chip quang điện tử cung cấp tốc độ truyền và băng thông cao hơn. Trong số đó, tín hiệu quang có thể được truyền ở tốc độ ánh sáng, mang lại lợi thế đáng kể trong lĩnh vực truyền thông và truyền dữ liệu tốc độ cao. Các thiết bị nano với các phân tử đơn lẻ là trung tâm chức năng quang điện tử dự kiến sẽ đáp ứng nhu cầu thu nhỏ thiết bị và đóng vai trò là nền tảng cho các thiết bị quang điện tử phân tử trong tương lai. Gần đây, các nhà nghiên cứu tại Trường Cao đẳng Hóa học và Kỹ thuật Phân tử tại Đại học Bắc Kinh, do Giáo sư Xuefeng Guo dẫn đầu, cùng với các cộng tác viên, đã thu được bức xạ hiệu suất lượng tử cao của lân quang/huỳnh quang bằng cách liên kết cộng hóa trị với các cầu phân tử được cách điện và bảo vệ bằng cyclodextrin giữa các điện cực graphene. Bước đột phá này đã được áp dụng thành công trong các hoạt động logic và giao tiếp thời gian thực. Công trình liên quan đã được xuất bản trực tuyến với tiêu đề 'Hoạt động logic và giao tiếp thời gian thực thông qua các trạng thái kích thích có thể điều chỉnh được trong chip quang điện tử phân tử đơn' trên tạp chí 'Hóa học'.
Giáo sư Guo Xuefeng giải thích rằng cho đến nay, vẫn còn chỗ để cải thiện hiệu suất và độ ổn định của từng phân tử trong thiết bị, bao gồm tỷ lệ chuyển đổi của bóng bán dẫn hiệu ứng trường, hiệu suất lượng tử của điốt phát sáng và tần số hoạt động của thiết bị logic. Trong số này, sự kết hợp giữa các phân tử và môi trường bên ngoài là một thông số quan trọng. Sự liên kết mạnh có thể dẫn đến sự lai tạo của các phân tử với thế giới bên ngoài, trong khi sự liên kết yếu có thể làm suy yếu hiệu ứng điều biến của các kích thích bên ngoài, đòi hỏi sự phát triển hơn nữa trong kỹ thuật phân tử, kỹ thuật giao diện và kỹ thuật điện cực.
"Do đó, dựa trên loạt nghiên cứu trước đây, nhóm của chúng tôi đã phát triển một thiết bị quang điện tử đơn phân tử đa chức năng khác, bao gồm một cầu phân tử tập trung vào bạch kim được bao bọc bởicyclodextrin, các điện cực graphene với các khoảng trống có kích thước nano và chất nền silicon. Hai cyclodextrin ở cả hai bên làm suy yếu sự liên kết giữa phân tử và môi trường, do đó tránh được các quá trình không bức xạ tương ứng. Giáo sư Guo Xuefeng cho biết, các điện cực graphene có thể tạo thành một giao diện cộng hóa trị mạnh mẽ với phân tử, tiếp tục đạt được sự tích hợp đa phân tử.
Yang Chen, tác giả đầu tiên của bài báo và là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học Bắc Kinh, tuyên bố rằng việc điều chỉnh và phát xạ có chọn lọc hơn nữa huỳnh quang và lân quang có thể cho phép các hoạt động logic nhị phân và bậc ba toàn diện cũng như giao tiếp thời gian thực. Các thiết bị quang điện tử đơn phân tử đa chức năng và hiệu quả là cầu nối giữa điện tử phân tử với các ứng dụng bán dẫn thực tế, thể hiện những ưu điểm đột phá của các thiết bị quang điện tử đơn phân tử. Họ cung cấp hỗ trợ kỹ thuật để phá vỡ các rào cản công nghệ và phát triển các thiết bị nguyên lý mới, thể hiện một bước quan trọng để các thiết bị phân tử đơn chuyển từ phòng thí nghiệm sang sản xuất công nghiệp.
