它看起來(lái)像一個(gè)十字架，有四條長(zhǎng)度相等的臂，在它們的交叉處有一個(gè)中心原子。所有原子排列在一個(gè)平面內(nèi)，使分子絕對(duì)平面 - 至少在正常狀態(tài)下。

維爾茨堡大學(xué)的物理學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)成功地使用特殊沉積物和電場(chǎng)來(lái)操縱這種分子，從而永久地處理兩種不同的狀態(tài)。這可以使分子適合作為自旋電子學(xué)應(yīng)用的一種“分子開關(guān)” - 一種基于電子自旋的開創(chuàng)性數(shù)據(jù)處理技術(shù)。

分子開關(guān)是維爾茨堡大學(xué)實(shí)驗(yàn)和理論物理系成員合作的成果：實(shí)驗(yàn)物理系II的博士后JensKügel博士設(shè)計(jì)并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。理論物理與天體物理研究所理論物理學(xué)教授Giorgio Sangiovanni負(fù)責(zé)解釋它們。該團(tuán)隊(duì)最近在當(dāng)前期刊npj Quantum Materials上發(fā)表了他們的研究成果。

建立一個(gè)染料分子的橋梁

“我們使用錳酞菁分子，這是一種無(wú)法正常轉(zhuǎn)換的染料，”Sangiovanni描述了物理學(xué)家的方法。JensKügel不得不采用一種技巧將其轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿娱_關(guān)：他將分子安裝在由銀和鉍原子構(gòu)成的非常特殊的金屬表面上。

因?yàn)殂G原子比銀原子大得多，它們的規(guī)則排列覆蓋了金屬表面，就像低壁一樣。這種結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性導(dǎo)致兩個(gè)鉍區(qū)域之間的距離較大，如干涸的河床。然后，錳酞菁分子在這個(gè)河床上建立了一座橋，繼續(xù)隱喻。

由電場(chǎng)切換

JensKügel使用一種特殊技術(shù)賦予分子開關(guān)特性。當(dāng)他靠近分子中心的錳原子接近發(fā)射電場(chǎng)的非常細(xì)小的尖端時(shí)，中心原子改變了它的位置并向下移向分子平面外的金屬表面。“通過(guò)這種方式，分子呈現(xiàn)出兩種穩(wěn)定的可切換狀態(tài)，”物理學(xué)家說(shuō)。

在物理上，由于其中心原子的位置變化，該分子產(chǎn)生大的磁矩。由于特殊的量子物理現(xiàn)象，這種位置變化會(huì)影響整個(gè)分子，通過(guò)明顯不同的磁性在外部表現(xiàn)出來(lái)。物理學(xué)家將此稱為近藤效應(yīng)。

構(gòu)建分子開關(guān)的新概念

通常，合成分子開關(guān)以在多種狀態(tài)下本質(zhì)上穩(wěn)定。“我們現(xiàn)在已經(jīng)證明，通過(guò)選擇性地操縱分子的環(huán)境，也可以在不可切換的分子中產(chǎn)生這種功能，”Kügel和Sangiovanni解釋了他們論文的核心結(jié)果。因此，物理學(xué)家開發(fā)出了構(gòu)建分子開關(guān)的新概念，他們相信這將在未來(lái)為分子電子學(xué)開辟新的設(shè)計(jì)可能性。

在協(xié)作研究中心成功合作

維爾茨堡大學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家的成功合作也基于協(xié)作研究中心“表面和界面上的拓?fù)浜拖嚓P(guān)電子學(xué)”，簡(jiǎn)稱ToCoTronics，位于維爾茨堡。它的重點(diǎn)是特殊的物理現(xiàn)象 - 電子相關(guān)性和拓?fù)湮锢韺W(xué)，最重要的是，它們的相互作用對(duì)未來(lái)的新型開拓性技術(shù)具有巨大的應(yīng)用潛力。