U usporedbi s tradicionalnim elektroničkim čipovima, optoelektronički čipovi nude veće brzine prijenosa i propusnost. Među njima, optički signali mogu se prenositi brzinom svjetlosti, nudeći značajne prednosti u područjima komunikacije velike brzine i prijenosa podataka. Očekuje se da će nano-uređaji s jednom molekulom kao optoelektroničkim funkcionalnim središtem zadovoljiti zahtjeve za minijaturizacijom uređaja i poslužiti kao kamen temeljac za buduće molekularne optoelektroničke uređaje. Nedavno su istraživači s Fakulteta kemije i molekularnog inženjerstva na Pekinškom sveučilištu, predvođeni profesorom Xuefengom Guom, zajedno sa suradnicima, postigli visok kvantni prinos zračenja fosforescencije/fluorescencije kovalentnim usidrenjem molekularnih mostova izoliranih i zaštićenih ciklodekstrinima između grafenskih elektroda. Ovo otkriće uspješno je primijenjeno u logičkim operacijama i komunikaciji u stvarnom vremenu. Povezani rad objavljen je online pod naslovom 'Logic Operations and Real-Time Communication via Tunable Excited States in Single-Molecule Optoelectronic Chips' u časopisu 'Chemistry'.
Profesor Guo Xuefeng objasnio je da do danas još uvijek ima prostora za poboljšanje performansi i stabilnosti pojedinačnih molekula u uređajima, uključujući omjer sklopke tranzistora s efektom polja, kvantni prinos dioda koje emitiraju svjetlost i radnu frekvenciju logičkih uređaja. Među njima, veza između molekula i vanjskog okoliša je kritični parametar. Jaka sprega može dovesti do hibridizacije molekula s vanjskim svijetom, dok slaba sprega može oslabiti modulacijski učinak vanjskih podražaja, pozivajući na daljnji razvoj molekularnog inženjerstva, inženjerstva sučelja i inženjerstva elektroda.
"Stoga je, na temelju naše prethodne serije studija, naš tim razvio još jedan višenamjenski optoelektronički uređaj s jednom molekulom, koji se sastoji od molekularnog mosta u središtu platine inkapsuliranogciklodekstrini, grafenske elektrode s nanorazmjernim razmacima i silicijskom podlogom. Dva ciklodekstrina s obje strane slabe spregu između molekule i okoline, čime se izbjegavaju odgovarajući neradijacijski procesi. Grafenske elektrode mogu formirati robusno kovalentno sučelje s molekulom, dodatno postižući integraciju više molekula," rekao je profesor Guo Xuefeng.
Yang Chen, prvi autor članka i postdoktorand na Pekinškom sveučilištu, izjavio je da bi daljnje podešavanje i selektivna emisija fluorescencije i fosforescencije mogla omogućiti sveobuhvatne binarne i ternarne logičke operacije, kao i komunikaciju u stvarnom vremenu. Višenamjenski i učinkoviti optoelektronički uređaji s jednom molekulom premošćuju molekularnu elektroniku s praktičnim primjenama poluvodiča, pokazujući disruptivne prednosti optoelektroničkih uređaja s jednom molekulom. Oni pružaju tehničku podršku za probijanje tehnoloških prepreka i razvoj novih principijelnih uređaja, što predstavlja važan korak za prelazak jednomolekulskih uređaja iz laboratorija u industrijsku proizvodnju.
