分子計算:分子自旋電子學的一大步

2020-11-27 騰訊網

每個分子都可以用掃描隧道顯微鏡定位，並通過施加正、負電壓切換狀態。

自旋電子學與傳統電子學有很大差異。前者利用電子的自旋特性來進行傳感、信息存儲、傳輸和處理。與傳統半導體器件相比，基於自旋電子學的設備具有非易失性、超高處理速度、電力消耗較低和集成密度更高等特點。分子自旋電子學作為自旋電子學的重要組成部分，旨在通過主動控制單個分子的自旋狀態實現自旋電子設備的微型化。

近日，據《自然·納米技術》雜誌報導，英國基爾大學科學家領導的國際研究團隊設計了一種新型的單分子自旋開關。這種新開發的分子具有穩定的自旋狀態，可表面吸附且不影響其功能。

研究人員表示，新分子自旋狀態的穩定性至少可以維持數天。通過巧妙的設計，它與計算機中的基本電子電路——觸發器（flip-flops）非常相似。基爾大學實驗物理學家Manuel Gruber博士說：「我們通過將輸出信號回傳給輸入端，實現了雙穩態或0/1切換。」在這種反饋電路中，新分子有3種相互耦合的特性：形狀、亞單位的鄰近性和高/低自旋態。新分子只能被鎖定於一種狀態。

研究人員將新分子升華、沉積在銀表面後，分子開關自組裝形成了高度有序的陣列。陣列中的每個分子都可以用掃描隧道顯微鏡定位，並通過正負電壓作用實現狀態切換。Gruber博士解釋說：「我們設計的新型單分子自旋開關可同時具備電晶體和電阻等多種元件的功能。這意味著電子器件的微型化目標更近了。我們下一步的計劃是增強分子的複雜性，進而實現更複雜的操作。」

科界原創

編譯：雷鑫宇

審稿：三水

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