小的电子电路为我们的日常生活提供能量，从我们手机里的微型摄像头到电脑里的微处理器。为了使这些设备更小，科学家和工程师们正在用单分子设计电路元件。小型化的电路不仅可以提高设备的密度、速度和能源效率——例如在柔性电子产品或数据存储领域——而且利用特定分子的物理特性可以制造出具有独特功能的设备。然而，从单分子开发实用的纳米电子器件需要对这些分子的电子行为进行精确控制，杏耀代理开户并需要一种可靠的制造方法。

 

现在，据《自然电子》杂志报道，研究人员已经开发出一种方法来制造单个分子的一维阵列，并精确地控制其电子结构。由劳伦斯伯克利国家实验室(Berkeley Lab)的研究人员领导的团队发现，通过仔细调整嵌入一维碳(石墨烯)层的分子链上的电压，他们可以控制所有、没有或部分分子携带电荷。通过操纵链末端的单个分子，产生的电荷模式就可以沿着链移动。

 

“如果你要用单个分子构建电子设备，你需要分子具有有用的功能，你需要弄清楚如何将它们排列成一个有用的模式。我们在这项工作中做到了这两件事，”伯克利实验室材料科学部的高级教员科学家迈克尔·克伦密(Michael Crommie)说，他领导了这个项目。这项研究的一部分,美国能源部(DOE)办公室Science-funded程序功能的纳米特性,其总体目标是理解分子纳米结构的电气和机械性能,并创建基于新的分子纳米能够将能量从一种形式转换为另一个在纳米尺度上。

 

伯克利实验室团队选择的富氟分子的关键特征是它接受电子的强烈倾向。连锁控制的电子属性精确追踪15个这样的分子沉积在石墨烯基底,Crommie,同时也是加州大学伯克利分校的物理学教授和他的同事们把一个金属电极下面的石墨烯薄绝缘层也分开。在分子和电极之间施加电压，可以驱动电子进入或离开分子。这样一来，石墨烯支撑的分子就有点像电容器，电路中用来储存和释放电荷的电子元件。但是，与“正常的”宏观电容器不同的是，通过调节底部电极上的电压，研究人员可以控制哪些分子带电，哪些保持中性。

 

在以往的分子组装研究中，分子的电子性质无法在原子长度尺度上既可调谐又可成像。如果没有额外的成像能力，结构和功能之间的关系就不能在电子设备的背景下得到充分理解。通过将分子置于伯克利实验室分子铸造厂纳米尺度科学用户设施开发的石墨烯基板上的一个特殊设计的模板中，克洛密和他的同事确保了分子完全可以通过显微镜观察和电学操作。

 

正如预期的那样，在石墨烯下方的金属电极上施加一个强大的正电压来支持分子， 杏耀娱乐移动客户端下载。，使其充满电子，使整个分子阵列处于负电荷状态。移除或逆转该电压会使所有加入的电子离开分子，使整个阵列回到电荷中性状态。然而，在中等电压下，电子只会填满阵列中的每一个分子，从而形成一个“棋盘”式的电荷模式。克伦密和他的团队用电子相互排斥的事实来解释这种新行为。如果两个带电的分子暂时占据相邻的位置，那么它们的排斥力就会把其中一个电子推开，迫使它在分子排的更靠下的位置停留。