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研究人员创造了一个单分子开关

2022-12-03

一组研究人员首次展示了单分子驻极体——一种可能成为分子计算机关键之一的装置。较小的电子设备对于开发更先进的计算机和其他设备至关重要一组研究人员首次展示了单分子驻极体——一种可能成为分子计算机关键之……

一组研究人员首次展示了单分子驻极体——一种可能成为分子计算机关键之一的装置。较小的电子设备对于开发更先进的计算机和其他设备至关重要

研究人员创造了一个单分子开关

。这导致该领域推动寻找一种用分子代替硅芯片的方法，其中包括创建单分子驻极体——一种可以作为极小型非易失性存储设备平台的开关设备。然而，因为这样的装置似乎非常不稳定，所以该领域的许多人都想知道这种装置是否可能存在。

Harold Hodgkinson 电气工程与应用物理学教授 Mark Reed 与南京大学、人民大学、厦门大学和伦斯勒理工学院的同事一起展示了一种具有功能记忆的单分子驻极体。结果于 10 月 12 日发表在Nature Nanotechnology 上。

大多数驻极体由压电材料制成，例如在扬声器中产生声音的材料。在驻极体中，所有偶极子——一对相反的电荷——自发地沿同一方向排列。通过施加电场，它们的方向可以反转。

“问题一直是你能把这些驻极体做得多小，这些驻极体本质上是记忆存储设备，”里德说。

研究人员在碳巴基球中插入了一个钆 (Gd) 原子，这是一种 32 面的分子，也称为巴克敏斯特富勒烯。当研究人员将这种结构 (Gd@C82) 置于晶体管型结构中时，他们观察到单电子传输并利用它来了解其能量状态。然而，真正的突破是他们发现可以使用电场将其能态从一种稳定状态转换为另一种稳定状态。

“正在发生的事情是这种分子的行为好像它有两个稳定的极化状态，”里德说。他补充说，该团队进行了各种实验，在施加电场的同时测量传输特性，并来回切换状态。“我们证明了我们可以记住它——读、写、读、写，”他说。

Reed 强调，目前的设备结构目前不适用于任何应用，但证明其背后的基础科学是可能的。

“其中重要的是，它表明你可以在一个分子中创建两种导致自发极化的状态和两种可切换的状态，”他说。“这可以给人们一些想法，也许你可以将记忆从字面上缩小到单个分子水平。现在我们知道我们可以做到这一点，我们可以继续用它做更有趣的事情。”