我國科學家及合作團隊發現世界上首個單分子駐極體

2020-10-13 中國青年報

中國人民大學供圖

中國青年報客戶端北京10月13日電（中青報·中青網記者 葉雨婷）今天記者從中國人民大學獲悉，中國人民大學物理學系季威教授、王聰博士與南京大學宋鳳麒教授、廈門大學謝素原教授、倫斯勒理工學院史夙飛教授、耶魯大學Mark A. Reed教授等研究團隊合作，通過理論計算和實驗測量發現了世界上首個單分子駐極體（electret）——Gd@C82，在駐極體被人類合成100年後將其物理尺寸壓縮到極致的單分子水平（~1 nm，十億分之一米），這是目前人類所知最小的駐極體。

據悉，該分子中的Gd（釓，一種稀土元素）原子可以被人為控制地在兩個不同位置間移動而用於信息編碼，為未來存儲器小型化提供了一種新方案，也展現出作為一個新興研究方向的巨大潛力。相關研究工作以A Gd@C82 single-molecule electret」（一個碳82籠中釓原子的單分子駐極體）為題發表在10月12日出版的《自然·納米技術》（Nature Nanotechnology）上。

駐極體（electret）是一類可以與永磁體相類比的材料，可以看作是靜電版的永磁體，也可以用於信息存儲，還用在靜電耳機和麥克風等多個方面。駐極體擁有不加外場時可以長期保持的電極化特性，其極化形式與永磁體中的電子自旋極化導致的磁性不同。

1919年日本物理學家Eguchi首次合成了駐極體材料，引領了駐極體的研究熱潮。儘管駐極體材料已經研究了100餘年，且單分子水平的單分子磁體也研究了近30年，單分子駐極體的研究卻顯得嚴重滯後了。

該工作是首次在單分子水平上證明了單分子駐極體的存在，並實現了存儲操作，也是當前所知最小的駐極體。該單分子電偶極矩的可控翻轉，實際是內嵌原子的位置移動，即該器件是一種以單分子電偶極矩翻轉模式運行的單原子存儲器。正如下圖所示的那樣，兩個不同的原子位置可以用來編碼信息，為未來存儲器件小型化提供一種方案，展現出作為一個新興研究方向的潛力。

來源：中國青年報客戶端

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