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神秘分子三角烯首次經(jīng)“敲打”合成

    科技日報北京2月14日電 （記者 聶翠蓉）13日出版的《自然·納米技術(shù)》雜志刊登了IBM研究人員的一項重大研究成果：該公司位于瑞士蘇黎世的實(shí)驗室團隊開(kāi)創(chuàng )了一種全新的化學(xué)合成方式，利用顯微鏡針頭手工“敲打”原子，首次成功合成并捕捉到能穩定存在4天之久的三角烯分子。這一全新結構將在量子計算、量子信息處理和自旋電子學(xué)等領(lǐng)域展現巨大應用潛力。

    與原子厚材料石墨烯內碳原子呈六角形類(lèi)似，三角烯分子含有6個(gè)六角形碳結構，這些六角形通過(guò)共用邊長(cháng)結合成三角形。但外側兩個(gè)碳原子因相距太遠無(wú)法配對，其內分別含有的未配對電子使得三角烯極不穩定，一旦“合成”就會(huì )立即被氧化，雖然三角烯的衍生物在上世紀50年代就有報道，但至今為止傳統化學(xué)方法始終無(wú)法獲得穩定存在的三角烯分子。

    領(lǐng)導這次研究的IBM里昂·格羅斯團隊之前已經(jīng)證明，掃描探針顯微鏡（SPM）能用來(lái)指導化學(xué)反應過(guò)程并合成出不穩定中間體。這次，他們將雙氫三角烯前體沉積到鹽、固體氙或銅的表面，將顯微鏡針頭置于前體分子正上方，通過(guò)針尖向前體分子施加兩個(gè)連續壓力脈沖，移走前體中的氫原子，從而合成出三角烯。在高真空低溫條件下，合成的三角烯分子在銅表面能穩定存在4天之久，這個(gè)時(shí)間足夠科學(xué)家們進(jìn)行顯微鏡拍照，獲得其形狀和對稱(chēng)性等特性。

    研究人員還對三角烯的磁學(xué)特性進(jìn)行了檢測，結果表明，三角烯內兩個(gè)未配對電子的自旋方向始終保持整齊劃一，這一量子力學(xué)特性賦予三角烯獨一無(wú)二的電學(xué)應用。研究人員預言，三角烯將在量子計算和量子信息處理方面應用廣泛，特別是在自旋量子學(xué)領(lǐng)域，將用于開(kāi)發(fā)通過(guò)操控電子自旋來(lái)編碼和處理信息的電子設備。