Kvanttien pumppausta molekyyliliitoksissa
Nanotieteen alan tutkijat ovat kehittäneet uuden teoreettisen mallinnustekniikan, jota voidaan mahdollisesti tulevaisuudessa hyödyntää molekyylielektroniikan kytkimien tai vahvistimien suunnittelussa. Mallinnustekniikka on syntynyt Jyväskylän yliopiston ja Wroclawin tiede- ja teknologiayliopiston tutkijoiden yhteistyönä.
![Bentseeniditiolimolekyyli kytkettynä kuparielektrodeihin vuorovaikuttaen valon kanssa ontelossa.](/data/images/public/69817172/70420300/173c4182-47f7-44a3-b933-9b70455687f0-w_720.png)
Molekyylielektroniikassa tutkitaan, miten elektronit liikkuvat yksittäisten molekyylien muodostamissa liitoksissa ja miten tätä voidaan hyödyntää elektronisissa laitteissa. Näissä järjestelmissä tyypillisesti käytettyjen teoreettisten mallien aikaskaalat ovat hyvin nopeita verrattuna kokeellisesti havaittuihin aikaskaaloihin, ja niiden sovittaminen yhteen on ollut haasteellista.
Jyväskylän yliopiston ja Wroclawin tiede- ja teknologiayliopiston tutkijoiden kehittämän uuden mallinnustekniikan avulla tutkittiin asetelmaa, jossa bentseeniditiolimolekyyli on kytketty kuparielektrodeihin ollen vuorovaikutuksessa valon kanssa ontelossa. Uuden teoreettisen menetelmän ansiosta saavutettiin kokeellisesti relevantti aikaskaala molekyylitason ilmiöiden tarkastelulle.
- Teoreettiset tuloksemme osoittavat, että tutkimamme molekyyliliitos voi tuottaa huomattavaa valon emissiota ja korkeiden harmonisten ylätajuuksien syntymistä, kertoo yliopistonlehtori Riku Tuovinen Jyväskylän yliopistosta.
Mielenkiintoista on, että tapa, jolla nämä vaikutukset tapahtuvat, muistuttaa enemmän sitä, mitä on havaittu kiinteän olomuodon materiaaleissa eikä niinkään atomi- tai molekyylisysteemeissä.
- Lisäksi tutkimuksessamme havaittiin, että asetelmaan liittyvät symmetriat voivat joko vaimentaa tai vahvistaa tiettyjä valotaajuuksia, joten asetelmaa voitaisiin mahdollisesti hyödyntää molekyylielektroniikassa kytkimenä tai vahvistimena, selventää Tuovinen.
Molekyylitason kvanttipumppu
Tutkijat viittaavatkin tarkastelemaansa asetelmaan eräänlaisena molekyylitason kvanttipumppuna.
- Samoin kuin jo antiikin ajoilta tunnetun Arkhimedeen ruuvin hyötysuhde riippuu sen kallistuskulmasta ja kierteiden askelluksesta, molekyylikvanttipumppujen hyötysuhde riippuu asetelmaa ajavien jännitteiden suuruudesta ja vaihe-erosta, täsmentää Tuovinen.
Tutkimusartikkeli on julkaistu Nano Letters -julkaisusarjassa 10.7.2024.
Artikkelin tiedot:
- Tuovinen, R., & Pavlyukh, Y. (2024). Electroluminescence Rectification and High Harmonic Generation in Molecular Junctions. Nano Letters, 24(29), 9096-9103
- Doi: 10.1021/acs.nanolett.4c02609
- Linkki artikkeliin: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c02609
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Yliopistonlehtori Riku Tuovinen, +358505730519, riku.m.s.tuovinen@jyu.fi
Kuvat
![Bentseeniditiolimolekyyli kytkettynä kuparielektrodeihin vuorovaikuttaen valon kanssa ontelossa.](/data/images/public/69817172/70420300/173c4182-47f7-44a3-b933-9b70455687f0-w_240.png)
Jyväskylän keskustassa sijaitsevan yliopiston kauniilla puistokampuksella sykkii monitieteinen ja moderni tiedeyliopisto – ihmisläheinen ja dynaaminen yhteisö, jonka 2500 asiantuntijaa ja 15 000 opiskelijaa etsivät ja löytävät vastauksia huomisen kysymyksiin. Jyväskylän yliopisto on ollut tulevaisuuden palveluksessa jo vuodesta 1863, jolloin suomenkielinen opettajankoulutus sai alkunsa täältä. Voimanlähteenämme on moniarvoinen vuoropuhelu tutkimuksen, koulutuksen ja yhteiskunnan välillä. Vaalimme tutkimuksen ja koulutuksen tasapainoa sekä ajattelun avoimuutta – sytytämme taidon, tiedon ja intohimon elää viisaasti ihmiskunnan parhaaksi. www.jyu.fi
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Jyväskylän yliopisto
Jyväskylän yliopiston sijoitus säilyi ennallaan Shanghain listalla15.8.2024 09:42:09 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopisto oli jälleen mukana ns. Shanghain listan yliopistovertailussa (Academic Ranking of World Universities ARWU), jossa se sijoittuu välille 701-800. Sijoitus on sama kuin viime vuonna. Suomalaisista yliopistoista Jyväskylän sijoitus oli 6-7.
Jyväskylän yliopiston uuden englanninkielisen kandidaattiohjelman valintaperusteet on julkaistu14.8.2024 10:30:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston kauppakorkeakoulun (JSBE) uusi kansainvälinen tutkinto-ohjelma Bachelor’s Degree Programme in Business Innovation and Sustainability (BIS) tulee hakuun ensimmäisen kerran tammikuussa 2025. BIS on Jyväskylän yliopiston ensimmäinen englanninkielinen kandidaattiohjelma.
Kaisa Miettinen ja Pasi Raiskinmäki aloittavat vararehtoreina, Marja-Leena Laakso jatkaa koulutuksesta vastaavana vararehtorina14.8.2024 09:10:22 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston rehtori Jari Ojala valitsi toukokuussa Kaisa Miettisen ja Pasi Raiskinmäen uusiksi vararehtoreiksi. Vararehtoreiden nelivuotiskausi alkaa 15.8.2024. Marja-Leena Laakso jatkaa koulutuksesta vastaavana vararehtorina.
Yli 750 000 euron rahoitus Jyväskylän yliopistolle tutkimukseen, jolla selvitetään maaperän eliöstön roolia hiilen kierrossa14.8.2024 06:15:00 EEST | Tiedote
Suomen Akatemia on myöntänyt rahoituksen Jyväskylän yliopiston uudelle tutkimushankkeelle, joka tarkastelee maaperän eliöstön roolia hiilen kierrossa. Tavoitteena on tuottaa uutta tietoa maaperän eliöstön osuudesta planeettamme terveyteen. Tutkimushankkeen rahoitus on suuruudeltaan 752 852 euroa.
Väitös: Uusia säännöllisyystuloksia epälineaariselle osittaisdifferentiaaliyhtälölle (Kurkinen)13.8.2024 13:00:00 EEST | Tiedote
Differentiaaliyhtälön ratkaisu on numeron sijasta funktio, joten on mielekästä kysyä mitä voimme tietää tämän funktion käyttäytymisestä tarkastelujoukossa. Jyväskylän yliopiston matematiikan alan väitöskirja antaa vastauksia tähän teoreettiseen kysymykseen.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme