分子计算：分子自旋电子学的一大步

每个分子都可以用扫描隧道显微镜定位，并通过施加正、负电压切换状态。

自旋电子学与传统电子学有很大差异。前者利用电子的自旋特性来进行传感、信息存储、传输和处理。与传统半导体器件相比，基于自旋电子学的设备具有非易失性、超高处理速度、电力消耗较低和集成密度更高等特点。分子自旋电子学作为自旋电子学的重要组成部分，旨在通过主动控制单个分子的自旋状态实现自旋电子设备的微型化。

近日，据《自然·纳米技术》杂志报道，英国基尔大学科学家领导的国际研究团队设计了一种新型的单分子自旋开关。这种新开发的分子具有稳定的自旋状态，可表面吸附且不影响其功能。

研究人员表示，新分子自旋状态的稳定性至少可以维持数天。通过巧妙的设计，它与计算机中的基本电子电路——触发器（flip-flops）非常相似。基尔大学实验物理学家Manuel Gruber博士说：“我们通过将输出信号回传给输入端，实现了双稳态或0/1切换。”在这种反馈电路中，新分子有3种相互耦合的特性：形状、亚单位的邻近性和高/低自旋态。新分子只能被锁定于一种状态。

研究人员将新分子升华、沉积在银表面后，分子开关自组装形成了高度有序的阵列。阵列中的每个分子都可以用扫描隧道显微镜定位，并通过正负电压作用实现状态切换。Gruber博士解释说：“我们设计的新型单分子自旋开关可同时具备晶体管和电阻等多种元件的功能。这意味着电子器件的微型化目标更近了。我们下一步的计划是增强分子的复杂性，进而实现更复杂的操作。”

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编译：雷鑫宇 

审稿：三水  

责编：张梦

期刊来源：《自然·纳米技术》

期刊编号：1748-3387

原文链接：

https://www.uni-kiel.de/en/details/news/414-spintronik

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