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分子通常在反應容器或?qū)嶒炇覠恐行纬?/h1>
2019-01-23 10:16:28 ? 來源：

電子元件的制造通常遵循專門的物理實驗室中的自上而下的途徑。在潔凈室中使用特殊的雕刻工具，科學家們能夠制造出只有幾納米的結(jié)構(gòu)。然而，原子精度仍然非常具有挑戰(zhàn)性，并且通常需要特殊的顯微鏡，例如原子力顯微鏡(AFM)或掃描隧道顯微鏡(STM)。另一方面，化學家通常會實現(xiàn)一種力量：它們可以合成大量完全相同的分子。但是，合成具有原子精度的單個分子并監(jiān)控該裝配過程仍然是一項艱巨的挑戰(zhàn)。

來自Empa，巴塞爾大學和奧維耶多大學的研究團隊現(xiàn)在已經(jīng)成功地做到了這一點：研究人員合成了兩個微觀小金尖之間的鏈狀分子。每個分子都是單獨創(chuàng)建的?？梢栽诤铣善陂g實時監(jiān)測和記錄所得分子的性質(zhì)。

金牌之間的微制造

Anton Vladyka，Jan Overbeck和Mickael Perrin在Empa的“納米級接口傳輸”實驗室工作，該實驗室由Michel Calame領導。對于他們的實驗，他們使用了一種稱為機械可控斷裂連接(MCBJ)的技術。只有幾納米薄的金橋在試劑溶液中緩慢拉伸直至斷裂。單個分子可以將自身附著到納米橋的斷裂尖端并經(jīng)歷化學反應。

Empa的研究人員將金尖端浸入1,4-二異氰基苯(DICB)溶液中，這種分子在兩端都有強電偶極子。這些高度帶電的末端容易與金原子鍵合。結(jié)果：當橋被撕開時，DICB分子將單個金原子從接觸中分離出來，從而構(gòu)建分子鏈。每個DICB分子后面是一個金原子，接著是另一個DICB分子，一個金原子，依此類推。

成功率高

值得注意的是：分子組裝并非依賴于任何巧合，而是具有高度可重復性 - 即使在室溫下也是如此。研究人員反復打開并關閉了金橋，以便更好地了解這一過程。在100個試驗中的99個中，形成了相同的金和DICB分子鏈。通過監(jiān)測金觸點之間的電導率，研究人員甚至能夠確定鏈的長度。最多可以檢測到三個鏈路。如果形成四個或更多個鏈節(jié)，則電導率太低并且在該實驗期間分子保持不可見。

化學和物理分析的基礎

這種新方法使研究人員能夠?qū)щ姺肿幼鳛楠毺氐臉吮旧a(chǎn)，并使用多種方法對其進行表征。這為直接(“原位”)改變單個分子的電學性質(zhì)并以原子精度調(diào)節(jié)它們開辟了全新的可能性。這被認為是朝著電子元件進一步小型化邁出的關鍵一步。同時，它提供了對原子級運輸過程的深入見解。“為了發(fā)現(xiàn)分子組裝中的新特性，我們必須首先能夠以可重復的方式構(gòu)建這些分子結(jié)構(gòu)，”Michel Calame說。“這正是我們現(xiàn)在所取得的成就。”

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