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.
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
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 ja amerikkalaisen yrityksen yhteistyöstä syntyi maailman tarkin sydänkäyriä tunnistava ohjelmisto ja tytäryhtiö Keski-Suomeen14.7.2025 13:45:27 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopisto ja yhdysvaltalainen hitech-yritys USAMedX loivat yhteistyössä täysin automaattisesti toimivaan sydäniskuriin sykekäyrien tunnistuksen. Ohjelmistoa tullaan käyttämään kotikäyttöön tarkoitetussa sydäniskurissa, joka pystyy analysoimaan potilaan sydänkäyrän ja antamaan sydäniskun tarvittaessa automaattisesti. Yhteistyö johti lopulta myös USAMedX:n tytäryhtiön perustamiseen Jyväskylään.
Tutkijat selvittivät maapallon äänien erot urbaanissa ja luonnollisessa ympäristössä9.7.2025 12:05:00 EEST | Tiedote
Kansainvälinen tutkijaryhmä on kerännyt yli sata vuotta ääntä ympäri maailman ja selvittänyt, miten maapallon äänimaisema eroaa kaupungeissa ja luonnollisen ympäristön välillä. Samalla selvitettiin äänimaiseman vaihtelua vuorokauden ja vuodenaikojen mukaan. Arvostetussa Nature Ecology & Evolution –julkaisusarjassa julkaistu tutkimus paljastaa, etteivät kaupungeissa asuvien ihmisten äänimaisemien rytmit ole yhtä ennustettavia kuin luonnossa elävien eläinten
Tutkijoiden yö saapuu jälleen - tapahtuma laajenee Jamkiin syksyllä 20259.7.2025 09:47:06 EEST | Tiedote
Tutkijoiden yö palaa Jyväskylään jo kymmenettä kertaa, ja tänä vuonna mukana on ensimmäistä kertaa myös Jyväskylän ammattikorkeakoulu (Jamk). Tapahtuma järjestetään perjantaina 26. syyskuuta 2025, ja se tarjoaa koko perheelle elämyksellisen matkan tieteen maailmaan.
Sivistys elää ja etsii muotoaan – Jyväskylän Kesän 2025 puheohjelma avasi keskustelun tulevaisuuden sivistyksestä8.7.2025 08:00:00 EEST | Tiedote
70-vuotta täyttäneen Jyväskylän Kesän vuoden 2025 puheohjelma toi sivistyksen teeman monipuolisesti esiin viidessä eri tilaisuudessa, joissa pureuduttiin muun muassa ajattelun taitoon, koulutuksen saavutettavuuteen ja kulutuskulttuurin kriittiseen tarkasteluun. Puheohjelmien tallenteet ovat katsottavissa Jyväskylän Kesän verkkosivuilla ja Yle Areenassa.
Jyväskylän yliopiston Konneveden tutkimusaseman ja LIFE Revives -hankkeen Luontoilta keräsi ennätysyleisön4.7.2025 14:34:18 EEST | Tiedote
Järjestyksessään 17. ”Piolookisen Luontoilta” Konneveden tutkimusasemalla keskiviikkona 2.7.2025 veti paikalle ennätysyleisön, yli 200 osallistujaa. Luontoilta on osa Konnevesi-viikkoa ja ilta vietettiin lämpimissä tunnelmissa myös sään osalta.
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