Fotokimyasal mantık kapısı - Photochemical logic gate

Bir fotokimyasal mantık geçidi dayanır fotokimyasal sistemler arası geçiş ve moleküler bir elektronik geçiş üretilebilir mantık kapıları giden, fotokimyasal olarak aktif moleküller arasında.

VEYA geçidi elektron-foton transfer zinciri 

_A*                    A* = excited state of molecule A 
     _B*
          _C*

_A   _B   _C

Veya kapı molekül A aktivasyonuna dayalı ve böylece geçiş olan elektron / foton için molekül C'nin uyarılmış durum orbitalleri (C *). A molekülü arası sistemden gelen elektron, sonunda C* hν c emisyonunda bir sinyal olarak kullanılan B'nin uyarılmış durum orbitalleri yoluyla C*'ye geçer . ' VEYA ' kapısı iki ayrı elektron transfer zincirinde A molekülüne iki ışık girişi (foton) kullanır, bunların her ikisi de C*'ye transfer edilebilir ve böylece bir VEYA geçidinin çıktısını üretir . Bu nedenle, elektron transfer zincirlerinden herhangi biri etkinleştirilirse, C molekülünün uyarılması geçerli/çıktı emisyonu üretir. 

Input   Input
A           D
 ↘        ↙
  B      E
     ↘↙
     C
   output

'VE' kapısı 

            _C**     Second excited state of molecule C
_A*
      _B*
            _C*
  
_A    _B    _C

hν bir foton tarafından A→A* uyarımı , bu sayede yükseltilmiş elektron C* moleküler orbitaline iletilir. İkinci bir foton sistemi (uygulanan hv bağıntısı c 2 ), C, elektron uyarılmasına neden * C ** moleküler orbital -analogous pompa prob spektroskopisi yörünge molekül.

_** C molekülünün ikinci uyarılmış hali
↑ hv c2
_*
↑ hv c
_C

Yukarıda, pompa prob spektroskopisinin prensibini gösteren enerji seviyesi diyagramı – uyarılmış bir durumun uyarılması. VE kapısı hem A → A gerekliliği * ve -Input aynı anda gerçekleşen C ** → C uyarımlar tarafından üretilir hv bağıntısı ve hv bağıntısı , aynı anda ihtiyaç vardır. AND geçidine tek bir girişten hatalı ışık emisyonlarını önlemek için, C* enerji seviyesinden herhangi bir elektronu (enerjiyi) kabul etme yeteneğine sahip bir elektron transfer serisine sahip olmak gerekli olacaktır . Elektron transfer serisi, enerjinin düşük (ışımasız bozunması) ile sona erecektir. Moleküler fotofiziği kullanarak bir AND geçidi üretmenin alternatifleri ikidir. (1) C*→C'den ( hν c ) elektron düşüşü tarafından üretilen emisyon , geçerli bir çıkış frekansı değildir. C** ( hν c + hν c 2 , hν c 3 ) moleküler orbitalinden emisyon, geçerli bir çıkış sinyalidir; sonraki mantık kapılarında kullanılmak üzere -emisyona cevap verecek şekilde düzenlenmiştir . Elektron transfer zincirini tamamlamak için kullanılan bir molekülün hızlı dönüşümünü tetiklemek için ikinci foton (lar) girişi . Bir protein gibi çok karmaşık bir molekül, yüksek gerilim enerjilerine sahip olacak şekilde tasarlanabilir, böylece ikinci ışık frekansı molekülünün yokluğunda B inaktif olur (B). İkinci foton girişi, ileri hız sabitinin geriden çok daha küçük olduğu B→B'yi tetikler. Böyle bir molekül B molekülü olarak kullanılırsa, transfer zinciri açılıp kapatılabilir.

DEĞİL kapısının oluşturulması

Elektron transfer zincirinin tamamlanmasını, çıkış sinyallerinin üretilmesini durdurmak için , bir fotonun girişi , hν c2 , bir elektron transfer zincirinde bir elektronu teşvik ederek bir 'pompa prob spektroskopisi' efekti üretmek için kullanılır. Pompa probunun yükselttiği elektronun düşüşü, bir elektron transfer zincirinde söndürülen bir çıktı üretir.

VE kapısı alternatifine benzer bir alternatif; bir girdi, elektronların düzgün enerji transferine izin vermeyerek elektron transfer zincirini kıran molekül yapısında bir değişikliğe neden olur.

Ayrıca bakınız

Referanslar