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纳米技术通过操纵分子取得重大飞跃

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如果说纳米技术以某种方式吸引了大众的想象力,那可能就是指所谓的分子纳米技术,这种技术用机器逐个原子或分子地组装宏观产物。自1990年IBM的Don Eigler使用扫描探针显微镜(SPM)操纵氙原子拼出“I-B-M”起,我们已经有了近三十年移动原子的历史。

虽然我们操纵原子的历史十分悠久,但是操纵分子却很难成功。直到最近,一组来自德国的科学家终于设法将一个分子摆到了一个它不会自发移至的位置。在该过程中,他们使分子充当了单电子场发射器,其电子由静电场触发。

在《自然》(Nature)杂志上描述的研究中,来自德国PeterGrünberg研究所的科学家们能够使用扫描探针显微镜来使一个与石墨烯结构类似的血小板状PTCDA分子直立在银原子平台上,而不是其优势位置,即平躺在表面上。该结果也许是使分子纳米技术成为现实的重要里程碑,有望带来其他颠覆性的技术。

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这项近期工作实际上是用SPM操纵分子的研究十年来的积累。根据PeterGrünberg研究所低温SPM小组负责人Ruslan Temirov的说法,目前在这方面还有几个重要的进展。其中最早的一项实现于2008年,那项技术使精确地通过显微镜的尖端接触分子成为可能。“这种精确的接触对我们研究操纵受控分子的可能性是必要的,”Temirov补充道。

Temirov表示,最近取得的另一项进展使得科学家能够“手动”操纵分子,从而加快了研究进度,并使操作过程更加直观。

实验中使用的PTCDA分子具有能够让SPM尖端精确接触的化学结构。在矩形分子的角上有四个氧原子。PTCDA分子的这些特性有利于这种操作。Temirov指出还有其他分子具有相似的可以通过SPM接触来进一步操纵的化学结构。

向分子纳米技术迈出一步可能会激发那些长期支持者的想象力,但Temirov认为这项工作的影响远不止于此。它打开了一个所谓的亚稳态组态领域,其中系统保持在其最小能态以外的位置上。在这种情况下,分子不会像热力学定律预测的那样躺在平面上。


远红外线简介

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太阳光线大致可分为可见光及不可见光。可见光经三棱镜后会折射出紫、蓝、青、绿、黄、橙、红颜色的光线(光谱)。红光外侧的光线,在光谱中波长自0.75至1000微米的一段被称为红外光,又称红外线。

2019-03-28

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