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2月21日消息，近日，瑞典隆德大學(xué)的研究人员成功地在单个分(fēn)子中开发了一种具有(yǒu)逻辑门功能(néng)的简单碳氢化合物(wù)分(fēn)子，类似于晶體(tǐ)管中的逻辑门功能(néng)。这一发现可(kě)能(néng)使未来分(fēn)子尺度上的電(diàn)子元件成為(wèi)可(kě)能(néng)。结果发表在《自然通讯》上。

烃分(fēn)子中芳香环和非芳香环之间電(diàn)子转移的图。

制造非常小(xiǎo)的组件是研究和开发中的一项重要挑战。一个例子是晶體(tǐ)管——它们越小(xiǎo)，我们的计算机就变得越快、越节能(néng)。但是，小(xiǎo)逻辑门可(kě)以变得多(duō)小(xiǎo)有(yǒu)限制吗？是否有(yǒu)可(kě)能(néng)在分(fēn)子尺度上制造電(diàn)机？是的，或许，这是隆德大學(xué)化學(xué)研究小(xiǎo)组的答(dá)案。

“我们开发了一种简单的碳氢化合物(wù)分(fēn)子，它可(kě)以改变其形式，同时在暴露于電(diàn)势时从绝缘变為(wèi)导電(diàn)。成功的配方是在分(fēn)子中设计一个所谓的反芳香环，使其变得更加强大，可(kě)以接收和传递電(diàn)子，”隆德大學(xué)化學(xué)研究员 Daniel Strand 说。

许多(duō)有(yǒu)机分(fēn)子由芳香苯环组成，即由六个碳原子组成的扁平环。一个简单的例子是石墨烯。然而，如果受到電(diàn)势作用(yòng)，这些分(fēn)子不会改变性质或形状。因此，研究小(xiǎo)组选择研究由具有(yǒu)八个碳原子的环组成的碳氢化合物(wù)。这些是反芳香的并弯曲成桶形。如果将两个電(diàn)子注入这样的分(fēn)子中，它就会变平并从绝缘变為(wèi)导電(diàn)——这一功能(néng)类似于晶體(tǐ)管从 0 切换到 1 的功能(néng)。

“分(fēn)子的一个独特方面是它们非常简单。它们仅由碳和氢原子组成，这使得它们更容易合成生产，”丹尼尔斯特兰德说。

这一发现意味着研究人员现在可(kě)以考虑如何使用(yòng)反芳香烃在单分(fēn)子水平上开发電(diàn)气开关和新(xīn)的机械系统。

“响应電(diàn)势而改变形式的分(fēn)子带来了令人兴奋的可(kě)能(néng)性。人们可(kě)以想象节能(néng)的计算机架构，未来可(kě)能(néng)是分(fēn)子尺度的電(diàn)机，”Daniel Strand 总结道。