研究人员成功开发出一种使分子尺度电气元件成为可能的分子

瑞典隆德大学的研究人员成功开发出一种简单的碳氢化合物分子，该分子具有逻辑门功能，类似于晶体管中的功能。这一发现可能在未来能使分子尺度上的电气元件成为可能。该成果已发表在《Nature Communications》上。

制造非常小的元件是研究和开发中的一个重要挑战。一个例子是晶体管--它们越小，我们的计算机就越快、越节能。但逻辑门能变得多小，它是否有一个限制？是否有可能在分子尺度上创造出电力机器？答案也许是“是的”这是隆德大学的一个化学研究小组给出的。

“我们已经开发出一种简单的碳氢化合物分子，当暴露于电动势时它可以改变其形式，与此同时从绝缘变成导电。成功的公式是在分子中设计一个所谓的反芳香环，使其变得更加坚固，进而既能接收电子又能中继电子，”隆德大学化学研究员Daniel Strand说道。

许多有机分子都是由芳香族的苯环组成，即由六个碳原子组成的扁平环。一个简单的例子是石墨烯。然而如果受到电动势的影响，这种分子就不能改变性质或形状。因此，该研究小组选择研究由八个碳原子组成的环的碳氢化合物。这些是反芳烃并能弯曲成管状。如果向这样的分子注入两个电子，它就会变平，从绝缘变成导电--这种功能类似于晶体管从0到1的切换。

“分子的一个独特方面是它们是如此简单。它们只由碳原子和氢原子组成，这使得它们更容易合成，”Daniel Strand说道。

这一发现意味着研究人员现在可以考虑如何利用反芳烃在单分子水平上开发电气开关和新的机械系统。

“对电势作出反应而改变形式的分子会带来令人兴奋的可能性。人们可以想象高效节能的计算机架构，在未来也许会有分子规模的电动机器，”Daniel Strand总结道。

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