研究人員成功開發(fā)出一種使分子尺度電氣元件成為可能的分子
發(fā)布時間：2022-03-17 04:39
瑞典隆德大學(xué)的研究人員成功開發(fā)出一種簡單的碳氫化合物分子，該分子具有邏輯門功能，類似于晶體管中的功能。這一發(fā)現(xiàn)可能在未來能使分子尺度上的電氣元件成為可能。該成果已發(fā)表在《Nature Communications》上。
制造非常小的元件是研究和開發(fā)中的一個重要挑戰(zhàn)。一個例子是晶體管--它們越小，我們的計算機就越快、越節(jié)能。但邏輯門能變得多小，它是否有一個限制？是否有可能在分子尺度上創(chuàng)造出電力機器？答案也許是“是的”這是隆德大學(xué)的一個化學(xué)研究小組給出的。
“我們已經(jīng)開發(fā)出一種簡單的碳氫化合物分子，當暴露于電動勢時它可以改變其形式，與此同時從絕緣變成導(dǎo)電。成功的公式是在分子中設(shè)計一個所謂的反芳香環(huán)，使其變得更加堅固，進而既能接收電子又能中繼電子，”隆德大學(xué)化學(xué)研究員Daniel Strand說道。
許多有機分子都是由芳香族的苯環(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。然而如果受到電動勢的影響，這種分子就不能改變性質(zhì)或形狀。因此，該研究小組選擇研究由八個碳原子組成的環(huán)的碳氫化合物。這些是反芳烴并能彎曲成管狀。如果向這樣的分子注入兩個電子，它就會變平，從絕緣變成導(dǎo)電--這種功能類似于晶體管從0到1的切換。
“分子的一個獨特方面是它們是如此簡單。它們只由碳原子和氫原子組成，這使得它們更容易合成，”Daniel Strand說道。
這一發(fā)現(xiàn)意味著研究人員現(xiàn)在可以考慮如何利用反芳烴在單分子水平上開發(fā)電氣開關(guān)和新的機械系統(tǒng)。
“對電勢作出反應(yīng)而改變形式的分子會帶來令人興奮的可能性。人們可以想象高效節(jié)能的計算機架構(gòu)，在未來也許會有分子規(guī)模的電動機器，”Daniel Strand總結(jié)道。
（文章來源：cnBeta）