Змусивши єдину молекулу полімерного матеріалу випромінювати фотони світла, дослідники створили найменший органічний світлодіод у світі. Ця робота проводилась у рамках програми міжнародних мульти-дисциплінарних досліджень, спрямованих на створення електронних приладів і пристроїв молекулярного і атомарного рівня, пристроїв, які у перспективі можуть стати основою більш потужних і більш енергозберігаючих обчислювальних систем і малогабаритної електроніки.
Гійом Шюлл (Guillaume Schull) і його колеги з університету Страсбурга (University of Strasbourg), Франція, в якості матеріалу світлодіода використали молекулу струмопровідного полімеру під назвою політіофен. За допомогою наконечника скануючого тунельного мікроскопа вчені визначили точне місце і положення довгої молекули полімеру, що лежала на золотій підкладці. Потім, використовуючи наконечник мікроскопа як підйомний кран, вчені захопили один край молекули і підняли її таким чином, що вона стала відігравати роль провідника між наконечником і підкладкою.
Подавши електричний потенціал між наконечником і золотою підкладкою, вчені почали здійснювати запис значення електричного струму, який протікав крізь молекулу, сила якого досягала кількох наноампер, реєструючи при цьому кількість і характеристики випромінюваних молекулою фотонів.
Слід зазначити, що звичайні світлодіоди представляють собою частини металевого або органічного напівпровідникового матеріалу, затиснуті між двома електродами. Коли на ці два електроди подається електрична напруга, у напівпровіднику виникають два потоки, що рухаються у протилежних напрямках, потік вільних електронів та електронних дірок. І коли електрон зустрічається з діркою, що грає роль позитивно зарядженої частинки, відбувається їх умовна анігіляція, що супроводжується випромінюванням фотона світла з певною довжиною хвилі, яка залежить від енергії електрона і дірки.
Точно такий же процес відбувається і у молекулі політіофену, за винятком більш маленького масштабу, масштабу молекулярного рівня. Дослідники з’ясували, що при певному значенні зворотного електричного потенціалу, який забезпечує максимальну продуктивність молекулярного світлодіода, один фотон світла червоного кольору випромінюється приблизно на 100 тисяч вільних електронів, які течуть від наконечника мікроскопа крізь молекулу до основи. Але якщо змінити полярність прикладеного потенціалу на зворотну, то процес випромінювання світла практично припиняється, а вся енергія електронів і дірок перетвориться у теплову енергію, повністю повторюючи всі ефекти, що спостерігаються у звичайних світлодіодах.
