用单个分子进行计算：分子自旋电子学的一大进步

时间：2021-09-06 10:52:12 来源：

每个分子可以用扫描隧道显微镜分别寻址，并通过施加正或负电压在状态之间切换。

与传统电子学相反，自旋电子学或自旋电子学将电子的自旋用于传感，信息存储，传输和处理。与传统的半导体器件相比，潜在的优势是非易失性，增加的数据处理速度，降低的功耗以及更高的集成密度。分子自旋电子学旨在通过努力主动控制单个分子的自旋态来朝着使自旋电子学小型化的最终步骤迈进。

基尔大学的化学家和物理学家与来自法国和瑞士的同事合力设计，沉积并操作了表面上的单分子自旋开关。新开发的分子具有稳定的自旋态，并且不会因吸附在表面上而失去其功能。他们在本期著名的《自然纳米技术》杂志上发表了他们的研究结果。

新分子具有三个特性。这些属性只有两种组合是稳定的。通过施加微小的隧道电流可实现不同状态之间的切换。

新化合物的自旋态稳定至少几天。“这是通过一种类似于计算机中基本电子电路的设计技巧实现的，即所谓的触发器。双稳态或切换（0到1之间）是通过将输出信号返回到输入端来实现的。”基尔大学的实验物理学家Manuel Gruber博士说。

新分子具有在反馈回路中彼此耦合的三个特性：它们的形状（平面或平坦），两个亚基的接近（称为配位（是或否））和自旋状态（高自旋或低自旋） -旋转）。因此，分子被锁定在一种或另一种状态。一旦升华并沉积在银表面上，这些开关就会自组装成高度有序的阵列。这种阵列中的每个分子可以用扫描隧道显微镜分别寻址，并通过施加正或负电压在状态之间切换。

“我们的新型自旋开关使我们能够在一个分子中实现传统电子产品中由晶体管和电阻器等几种组件组成的组件。这意味着朝着进一步的小型化迈出了一大步。下一步将是增加化合物的复杂性以实施更复杂的操作。

分子是可以以原子精度和可预测特性设计和制造的最小结构。它们对电或光刺激的反应以及其自定义设计的化学和物理功能使其成为开发新型设备（例如可控表面催化剂或光学设备）的独特候选人。

参考：“金属表面配合物中可逆的配位诱导的自旋态转换”，作者：亚历山大·科布（AlexanderKöbke），弗洛里安·古泽特（Florian Gutzeit），芬恩·罗里希特（FynnRöhricht），亚历山大·施利姆（Alexander Schlimm），扬·格伦沃尔德（J. Rohlf，Sven Johannsen，Florian Diekmann，Kai Rossnagel，Alexander Weismann，Torben Jasper-Toennies，ChristianNäther，Rainer Herges，Richard Berndt和Manuel Gruber，2019年12月23日，自然纳米技术。
10.1038 / s41565-019-0594-8

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