瑞典隆德大學的研究人員成功開發出一種簡單的碳氫化合物分子，該分子具有邏輯門功能，類似於晶體管中的功能。這一發現可能在未來能使分子尺度上的電氣元件成為可能。該成果已發表在《Nature Communications》上。
製造非常小的元件是研究和開發中的一個重要挑戰。一個例子是晶體管–它們越小，我們的計算機就越快、越節能。但邏輯門能變得多小，它是否有一個限制？是否有可能在分子尺度上創造出電力機器？答案也許是“是的”這是隆德大學的一個化學研究小組給出的。
“我們已經開發出一種簡單的碳氫化合物分子，當暴露於電動勢時它可以改變其形式，與此同時從絕緣變成導電。成功的公式是在分子中設計一個所謂的反芳香環，使其變得更加堅固，進而既能接收電子又能中繼電子，”隆德大學化學研究員Daniel Strand說道。
許多有機分子都是由芳香族的苯環組成，即由六個碳原子組成的扁平環。一個簡單的例子是石墨烯。然而如果受到電動勢的影響，這種分子就不能改變性質或形狀。因此，該研究小組選擇研究由八個碳原子組成的環的碳氫化合物。這些是反芳烴並能彎曲成管狀。如果向這樣的分子注入兩個電子，它就會變平，從絕緣變成導電–這種功能類似於晶體管從0到1的切換。
“分子的一個獨特方面是它們是如此簡單。它們只由碳原子和氫原子組成，這使得它們更容易合成，”Daniel Strand說道。
這一發現意味着研究人員現在可以考慮如何利用反芳烴在單分子水平上開發電氣開關和新的機械系統。
“對電勢作出反應而改變形式的分子會帶來令人興奮的可能性。人們可以想象高效節能的計算機架構，在未來也許會有分子規模的電動機器，”Daniel Strand總結道。