近日，瑞典隆德大學(xué)的研究人員成功地在單個分子中開發(fā)了一種具有邏輯門功能的簡單碳?xì)浠衔锓肿?，類似于晶體管中的邏輯門功能。這一發(fā)現(xiàn)可能使未來分子尺度上的電子元件成為可能。結(jié)果發(fā)表在《自然通訊》上。

制造非常小的組件是研究和開發(fā)中的一項重要挑戰(zhàn)。一個例子是晶體管——它們越小，我們的計算機(jī)就變得越快、越節(jié)能。但是，小邏輯門可以變得多小有限制嗎？是否有可能在分子尺度上制造電機(jī)？是的，或許，這是隆德大學(xué)化學(xué)研究小組的答案。

“我們開發(fā)了一種簡單的碳?xì)浠衔锓肿樱梢愿淖兤湫问?，同時在暴露于電勢時從絕緣變?yōu)閷?dǎo)電。成功的配方是在分子中設(shè)計一個所謂的反芳香環(huán)，使其變得更加強大，可以接收和傳遞電子，”隆德大學(xué)化學(xué)研究員 Daniel Strand 說。

許多有機(jī)分子由芳香苯環(huán)組成，即由六個碳原子組成的扁平環(huán)。一個簡單的例子是石墨烯。然而，如果受到電勢作用，這些分子不會改變性質(zhì)或形狀。因此，研究小組選擇研究由具有八個碳原子的環(huán)組成的碳?xì)浠衔铩＿@些是反芳香的并彎曲成桶形。如果將兩個電子注入這樣的分子中，它就會變平并從絕緣變?yōu)閷?dǎo)電——這一功能類似于晶體管從 0 切換到 1 的功能。

“分子的一個獨特方面是它們非常簡單。它們僅由碳和氫原子組成，這使得它們更容易合成生產(chǎn)，”丹尼爾斯特蘭德說。

這一發(fā)現(xiàn)意味著研究人員現(xiàn)在可以考慮如何使用反芳香烴在單分子水平上開發(fā)電氣開關(guān)和新的機(jī)械系統(tǒng)。

“響應(yīng)電勢而改變形式的分子帶來了令人興奮的可能性。人們可以想象節(jié)能的計算機(jī)架構(gòu)，未來可能是分子尺度的電機(jī)，”Daniel Strand 總結(jié)道。