迄今導電性最強有機分子問世
2025-05-06 09:25:11
來源：科技日報
美國科學家在最新一期《美國化學學會雜志》上發(fā)表論文稱，他們研制出目前已知導電性最強的有機分子。這一突破為在分子尺度上構建更小巧、性能更強大的計算設備提供了全新途徑。尤其值得注意的是，該分子由自然界中常見的碳、硫和氮等元素構成。
自20世紀80年代以來，計算機芯片上的晶體管數量每兩年翻一番，使得設備不斷朝著更輕便、更高性能的方向發(fā)展。然而，硅基電子元件已逐漸逼近物理極限，進一步微型化面臨巨大挑戰(zhàn)。
為此，科學家將目光投向了分子材料，試圖尋找替代硅和金屬的導電方案。在最新研究中，來自美國邁阿密大學、佐治亞理工學院和羅切斯特大學的聯合團隊，報告了迄今導電性最強的有機分子。
研究團隊利用掃描隧道顯微鏡技術，精準捕獲單個分子并測量了其電導率。結果顯示，在該分子系統(tǒng)中，電子能像子彈一樣高速穿越分子，且?guī)缀醪粨p失能量，理論上實現了電子傳輸最高效率。這種特性不僅能大幅縮小未來電子設備的“體型”，其獨特的結構還可實現硅基材料無法企及的功能。
這是首次證實有機分子的電子能在數十納米范圍內無損遷移。此外，該分子在日常環(huán)境下表現出卓越的穩(wěn)定性，有望為開發(fā)更節(jié)能、更經濟的計算設備奠定基礎。
團隊進一步指出，這種分子的非凡特性或將為量子信息科學帶來革命性突破。因為分子中觀察到的超高電導率源于其兩端電子自旋的協同作用，未來可能被用作量子比特。
該分子兼具化學穩(wěn)定性和空氣穩(wěn)定性，可直接與現有芯片的納米電子元件兼容。其原料成本低廉，實驗室即可合成，且能實現傳統(tǒng)材料難以企及的功能。這些優(yōu)勢無需額外成本，就能讓計算設備變得更強大、更節(jié)能。
