弗里茨哈伯研究所物理化学系的科学家在纳米级光电子学方面取得了创新性发现。这项研究发表在《自然通讯》杂志上，题为《金属半导体纳米结中等离子体诱导单分子开关的原子精度控制》，介绍了一种实现前所未有的单分子光开关控制的方法。这一突破可能会改变纳米器件技术的未来。

纳米级光电子学是一个快速发展的领域，专注于开发纳米​​级电子和光子设备。这些微小的设备有可能彻底改变技术，使组件更快、更小、更节能。

在原子水平上实现对光反应的精确控制对于小型化和优化这些设备至关重要。局部表面等离子体(LSP) 是在纳米级材料表面产生的光波，已成为该领域的强大工具，能够限制和增强电磁场。到目前为止，LSP 的应用主要限于金属结构，该团队预测这可能会限制光电子器件的小型化。

超越纳米尺度：光开关的原子精度控制

这项新研究的重点是利用 LSP 实现对化学反应的原子级控制。一个团队已成功将 LSP 功能扩展到半导体平台。通过在低温扫描隧道显微镜中使用等离子体共振尖端，他们实现了单个有机分子在硅表面上的可逆提升和下落。

尖端的 LSP 会诱导分子和硅之间特定化学键的断裂和形成，从而实现可逆切换。切换速率可通过尖端位置进行调整，精度可达 0.01 纳米。这种精确操控可实现两种不同分子结构之间的可逆变化。

这项突破的另一个关键方面是通过原子级分子修饰来调整光电功能。研究小组证实，另一种有机分子的光开关受到抑制，其中只有一个未与硅结合的氧原子被氮原子取代。这种化学定制对于调整单分子光电器件的特性至关重要，可以设计具有特定功能的组件，并为更高效、适应性更强的纳米光电系统铺平道路。

未来方向

这项研究提供了一种精确控制单分子反应动力学的方法，解决了纳米级器件发展过程中的一个关键障碍。此外，研究结果表明，金属-单分子-半导体纳米结可以作为下一代纳米光电子学的多功能平台。

这可能使传感器、发光二极管和光伏电池领域取得重大进展。在光下对单个分子的精确操纵可能会对这些技术的发展产生重大影响，为设备设计提供更广泛的功能和灵活性。

版权说明：本站所有作品图文均由用户自行上传分享，仅供网友学习交流。若您的权利被侵害，请联系我们

标签：