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        分子通常在反應(yīng)容器或?qū)嶒?yàn)室燒瓶中形成
        
			
        
				2019-01-23 10:16:28
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        電子元件的制造通常遵循專門的物理實(shí)驗(yàn)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(xué)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(xué)家通常會(huì)實(shí)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(gè)分子并監(jiān)控該裝配過程仍然是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)。
        

        分子通常在反應(yīng)容器或?qū)嶒?yàn)室燒瓶中形成
        

        來自Empa，巴塞爾大學(xué)和奧維耶多大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在已經(jīng)成功地做到了這一點(diǎn)：研究人員合成了兩個(gè)微觀小金尖之間的鏈狀分子。每個(gè)分子都是單獨(dú)創(chuàng)建的。可以在合成期間實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(jí)接口傳輸”實(shí)驗(yàn)室工作，該實(shí)驗(yàn)室由Michel Calame領(lǐng)導(dǎo)。對(duì)于他們的實(shí)驗(yàn)，他們使用了一種稱為機(jī)械可控?cái)嗔堰B接(MCBJ)的技術(shù)。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(gè)分子可以將自身附著到納米橋的斷裂尖端并經(jīng)歷化學(xué)反應(yīng)。
        

        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(qiáng)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(dāng)橋被撕開時(shí)，DICB分子將單個(gè)金原子從接觸中分離出來，從而構(gòu)建分子鏈。每個(gè)DICB分子后面是一個(gè)金原子，接著是另一個(gè)DICB分子，一個(gè)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(fù)性 - 即使在室溫下也是如此。研究人員反復(fù)打開并關(guān)閉了金橋，以便更好地了解這一過程。在100個(gè)試驗(yàn)中的99個(gè)中，形成了相同的金和DICB分子鏈。通過監(jiān)測(cè)金觸點(diǎn)之間的電導(dǎo)率，研究人員甚至能夠確定鏈的長(zhǎng)度。最多可以檢測(cè)到三個(gè)鏈路。如果形成四個(gè)或更多個(gè)鏈節(jié)，則電導(dǎo)率太低并且在該實(shí)驗(yàn)期間分子保持不可見。
        

        化學(xué)和物理分析的基礎(chǔ)
        

        這種新方法使研究人員能夠?qū)?dǎo)電分子作為獨(dú)特的標(biāo)本生產(chǎn)，并使用多種方法對(duì)其進(jìn)行表征。這為直接(“原位”)改變單個(gè)分子的電學(xué)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(rèn)為是朝著電子元件進(jìn)一步小型化邁出的關(guān)鍵一步。同時(shí)，它提供了對(duì)原子級(jí)運(yùn)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(fù)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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